МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3
УМКД
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
уровня
УМКД
Учебно-методические
Редакция № __
материалы по дисци- от_________2014г.
плине «Теоретические
основы перерабатывающих производств»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Теоретические основы перерабатывающих производств»
для специальности
5В072800 – «Технология перерабатывающих производств»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 2 из 204
Семей
2014
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель ________________28.08.2014 г Утегенова А.О., магистр кафедры
«Технология пищевых продуктов и изделий легкой промышленности».
2 ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры «Технология пищевых продуктов и изделий легкой
промышленности»
Протокол от «___» ______2014 года, № __.
Заведующий кафедрой ______________________Б.К. Асенова
2.2 На заседании учебно-методического бюро инженерно-технологического факультета
Протокол от «___» ______2014 года, № __.
Председатель ________________________ С.С. Толеубекова
3 УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического совета университета
Протокол от «___» ______2014 года, № __.
Председатель УМС ______________Г.К. Искакова
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ (или ВЗАМЕН редакции №___от «____»20__г.)
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Содержание
1
2
3
Лекции
Лабораторные занятия
Самостоятельная работа студента
Страница 3 из 204
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 4 из 204
1. ЛЕКЦИИ
Лекция 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА
КАК СИСТЕМЫ ПРОЦЕССОВ
1. Введение. Роль и место дисциплины в учебном плане.
2. Системность технологического потока.
3. Операция как составная часть потока.
4. Эволюция технологического потока.
Обеспечение здоровья населения страны – одно из приоритетных направлений деятельности
государства. Производство продуктов питания, их качество должны являться важнейшим рычагом, обеспечивающим поддержание здоровья, работоспособности и творческого потенциала
нации.
Продовольственная безопасность любой страны, по определению Всемирной организации
здравоохранения (ВОЗ), есть способность государства обеспечить физическую и
экономическую доступность продуктов питания всем гражданам и социальным группам страны,
гарантируемую наличием собственного производства продовольствия, и принятие социальной политики, обеспечивающей достаточный прожиточный минимум.
Государственная политика в области обеспечения здоровья населения страны – это комплекс
мероприятий, позволяющих удовлетворить потребности различных категорий населения в рациональном питании с учетом традиций, привычек и экономического положения.
При решении проблемы сохранения здоровья населения необходимо сконцентрировать внимание на обеспечении его традиционными продуктами питания, расширении рациона, организации
производства продуктов питания на основе современных наукоемких технологий, развитии и скорейшем внедрении в практику образовательных программ.
1.2. Системность технологического потока
Чем сложнее структура созданного технологического потока, чем больше в нем операций и
связей, тем больше требуется усилий для организации его нормального функционирования.
Методологический цикл создания высокоэффективной технологической линии должен быть
следующим: технологический поток → система процессов → система машин.
Системы в зависимости от рода связи между состоянием элементов бывают детерминированными и стохастическими. Большое значение имеет терминология системного подхода. Рассмотрим основные термины.
Система – упорядоченное множество разнородных элементов, взаимосвязанных и образующих
некоторое целостное единство, свойства которого больше суммы свойств составляющих его элементов.
Элементы – объекты, которые в совокупности образуют систему.
Подсистемы – образованные элементами системы группировки, внутри которых связь между
элементами отличается от характера связи между самими группировками.
Деление системы на подсистемы представляет собой расчленение большого процесса на подпроцессы с соответствующими входами и выходами.
Структура системы – определенная упорядоченность связей между элементами системы.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 5 из 204
Связи системы – это взаимодействие элементов системы, обеспечивающее возникновение и
сохранение структуры и целостных свойств системы. Связи осуществляют обмен веществом,
энергией и информацией между элементами системы, а также между системой и внешней средой.
Входы и выходы системы различаются по материальному, энергетическому и информационному характеру, т. е. в процессе взаимодействия системы с внешней средой происходит поглощение и выделение вещества, энергии и информации. Одни системы по мере совершенствования
превращаются в другие.
Целостность системы – совокупность элементов, взаимодействие которых обусловливает
наличие новых качеств системы, не свойственных образующим ее частям. В соответствии с общей
теорией систем целостная система должна иметь цели функционирования (которые определяют ее
основное назначение), управление (т. е. процесс упорядочения системы), определенную структуру
(которая может распадаться на ряд подсистем), иерархичность строения (каждый ее компонент, в
свою очередь, может рассматриваться как система, а сама она является лишь одним из компонентов системы более высокого порядка), непрерывное изменение состояния элементов системы без
изменения ее структурного графа (графической модели структуры).
1.3. Операция как составная часть потока
Технологическая операция выполняет две основные функции: обработку объекта (технологический процесс) и подачу объекта в рабочую зону (транспортный процесс). Исходя из этого и учитывая, что технологический поток должен быть непрерывным, академик Л.Н. Кошкин предложил
разделить все технологические операции на четыре класса.
Операции первого класса. В этих операциях технологическая обработка массы происходит
только после завершения транспортного процесса (подачи формы в рабочую зону) и наоборот, т. е.
один процесс прерывается другим (рис. 1). Это операции дискретного действия.
Операции второго класса. Для них характерно совпадение во времени транспортного и технологического процессов. Транспортный процесс непрерывен, а транспортная и технологическая
скорости равны между собой.
Операции третьего класса. Эти операции отличаются от операций второго класса взаимной независимостью транспортного и технологического процессов. Объекты обрабатываются при их непрерывном транспортировании совместно с рабочими органами через рабочую зону по какойлибо замкнутой траектории (рис. 3). Машины, созданные по этому принципу, получили название
роторных, поскольку транспортный процесс первоначально был реализован как вращательное
движение. В отличие от операций второго класса скорость транспортирования в операциях третьего класса не ограничивается технологической скоростью. При их создании повышение производительности теоретически связано только с увеличением транспортной скорости.
Операции четвертого класса. Для них также характерна независимость скорости транспортного
процесса от технологической скорости. В операциях четвертого класса обработка осуществляется
при массовом транспортировании объектов в произвольном положении через рабочую зону.
Понятие «рабочий орган» заменяется понятием «рабочая среда». Она осуществляет технологическое воздействие непосредственно на весь поток, проходящий через рабочую зону.
Если быть более точным, машины этого класса операций следует называть аппаратами.
1.4. Эволюция технологического потока
Производительность машин, реализующих операции первого класса, обусловлена технологическими параметрами операции и динамическими возможностями механизма перемещения про-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 6 из 204
дукта в зону и из зоны обработки. Отсюда следует, что производительность в каждом конкретном
потоке для каждой конкретной операции задана однозначно и не может быть выбрана из условий
экономической окупаемости производительности.
На базе операций первого класса нецелесообразно компоновать машины и аппараты в линии
будущего из-за различия технологических и транспортных перемещений, а также технологических
и транспортных скоростей разных операций. Неодинаковыми окажутся и циклы операции, что
обусловит различную производительность машин и аппаратов в потоке. Поэтому условие равной
производительности, необходимое при объединении машин для осуществления различных операций первого класса в единую систему, не выполняется, т. е. технологические операции первого
класса не могут служить основой для создания высокоэффективных линий.
Существенным отличием операций второго класса является то, что вследствие совмещения во
времени технологический и транспортный процессы не прерывают друг друга и могут происходить непрерывно с постоянной скоростью. В отличие от операций первого класса высокая производительность совместима с оптимальными динамическими условиями работы механизмов. В
этом заключается важное преимущество операций второго класса. Однако и совокупность операций второго класса нельзя рассматривать как линии будущего.
В операциях третьего класса, имеющих значение при создании автоматических линий, также
важен характер соотношения между производительностью, динамическим режимом работы машин и технологическим режимом процесса. Если в операциях первого класса высокая производительность несовместима с оптимальными технологическими и техническими режимами, а в операциях второго класса – только с оптимальными технологическими режимами, то в операциях
третьего класса существует возможность достижения высокой производительности без использования высоких ускорений в механизмах привода и высокой скорости технологического процесса.
Возможности операций третьего класса не ограничиваются свойствами обрабатываемого сырья, промежуточного продукта, динамикой привода и рабочих органов машин, а производительность машин определяется лишь скоростью процесса транспортирования.
В автоматических линиях использование операций третьего класса весьма перспективно, поскольку при высокой (в пределе неограниченной) производительности могут быть сохранены оптимальные технологические и динамические режимы, которые обусловливают и технологическую, и конструктивную надежность, что ведет к стабильному качеству продукции, минимальному простою оборудования по разным причинам и максимальному коэффициенту использования
машин и аппаратов в технологической линии. Таким образом, операции третьего класса наиболее
пригодны для организации технологического потока, близкого к идеальному.
Операции четвертого класса, как и операции третьего класса, обеспечивают оптимальные
условия объединения машин и аппаратов соответствующих конструкций в технологические комплексы, автоматические системы машин и могут быть в общем случае инженерной основой для
создания высокоэффективных потоков в линиях. При этом операции четвертого класса в наиболее
полной мере соответствуют требованиям высшей формы автоматизма и непрерывности потока.
Однако далеко не все технологические превращения исходного сырья и промежуточных продуктов можно осуществить в операциях четвертого класса. Это касается прежде всего дозирования,
смешения, формообразования и ряда других процессов.
Принципиальная основа для широкого осуществления комплексной автоматизации в отраслях,
перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, – это операции третьего класса.
Машины для операций третьего класса могут быть изготовлены по роторной и роторноконвейерной конструктивным схемам. При роторной схеме рабочие органы монтируются на жестких роторах, при роторно-конвейерной – на гибких замкнутых транспортных системахконвейерах.
В табл. 2 приведена классификация технологических потоков, созданная на основе приведенных выше классов операций. Класс потока определяется наименьшим классом операции в нем и
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 7 из 204
количеством классов операций его составляющих. Поток, содержащий операции более высокого
класса, несомненно, прогрессивнее потока, который составляют
операции более низкого класса. Классификация технологических потоков позволяет определить
место конкретного потока среди всех возможных сочетаний классов операций и установить пути
совершенствования его при переходе операций из одного класса в другой, а также определить
наиболее целесообразный путь достижения потока (табл. 2, IV).
Классификация технологических потоков
Количество классов
Наименьший класс операции в потоке
операций, составляющих
I
II
III
IV
поток
Один
(I)
(II)
(III)
(IV)
Два
(I–II)
–
–
–
(I–III)
(II–III)
–
–
(I–IV)
(II–IV)
(III–IV)
–
Три
(I–II–III)
–
(I–II–IV)
–
(I–III–V)
(II–III–IV)
–
–
Четыре
(I–II–III–IV)
–
–
–
Наиболее эффективные решения расположены в верхнем правом углу табл. 2, а самый примитивный поток (I) содержит все операции первого класса. Технологии пищевых производств – это
комплекс операций механического, теплофизического, биохимического и химического воздействия на сырье. Поэтому потоки (III) или (IV) нереальны.
По-видимому, наиболее перспективным является поток (III–IV) классов, включающий все операции: от дозирования исходного сырья до упаковки готовой продукции. Конечно, это линии будущего, но их нужно представлять себе в виде идеальных целей.
Контрольные вопросы
1. Какие факторы той или иной технологии обусловливают сложность проблемы создания поточной
линии?
2. Каковы основные термины метода системного подхода?
3. Каковы характерные особенности целостной системы любой природы?
4. Какова характеристика идеального технологического потока?
5. Какой признак положен в основу классификации технологических операций?
6. Какие признаки положены в основу классификации технологических потоков?
7. Какой смысл вы видите в создании потока более высокого класса, чем его прототип?
ЛИТЕРАТУРА
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 8 из 204
Лекция 2. СТРОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА
1. Строение технологического потока как системы процессов.
2. Системный анализ и моделирование технологического потока.
3. Системы технологических процессов.
1. Строение технологического потока как системы процессов
Технологический поток представляет собой совокупность технологических операций и обладает новым, системным качеством, которого не имеют образующие его элементы.
При создании технологической линии возникает новое качество системы, изменяются свойства
исходных элементов и при известных условиях образуются новые части ее. Технологическая система процессов активно воздействует на свои элементы и преобразует их, в результате чего исходные элементы, из которых первоначально была образована система, изменяются, совершенствуются технологические режимы и оборудование, улучшаются
условия труда. В целостной технологической системе связь между частями ее тесна и органична.
Изменение одних частей вызывает изменения других частей системы. При взаимодействии с
окружающей средой технологическая система выступает как единое целое вследствие того, что
связь элементов целостной системы значительно устойчивее, чем связь ее элементов с внесистемными образованиями. В технологической системе можно выделить внутренние связи между ее
подсистемами и внешние связи, устанавливаемые с другими системами той большой системы, в
которую она входит. При низком уровне организации технологическая система по своим свойствам приближается к сумме частей, при высоком – резко отличается по своим свойствам от простой суммы элементов. Целостность технологической системы отражает способность составляющих ее элементов вступать в такие взаимодействия, которые обусловливают новые, интегративные качества системы, не свойственные образующим ее частям.
Целостность технологического потока обеспечивают факторы целостности. Целостность технологических систем обусловлена качеством взаимосвязи протекающих в них материальных,
энергетических и информационных процессов преобразования, хранения, передачи, а также качеством их управления.
Материальный, энергетический и информационный обмен между компонентами целого объединяет их в единое образование. Этот обмен представляет собой важную специфическую закономерность возникновения, строения, функционирования и развития целостных систем. Возникновение качественно новых свойств при агрегировании элементов –отражение закона перехода
количества в качество. Явление возникновения нового качества называют эмерджентностью
(emergence – возникновение, появление нового).
За элемент технологической системы принята технологическая операция, являющаяся пределом расчленения по качеству технологической системы и представляющая нерасчленимый далее
элементарный носитель именно этого качества.
Элементы технологической системы являются своеобразным ее стержнем или обслуживают
ведущий компонент, в то же время активно воздействуя на него. Такое различие в значении частей
приводит к понятию централизованной системы, т. е. ведущей роли одного или группы компонентов.
Огромное значение в определении специфики технологической системы имеет ее структура.
Каждой конкретной технологической системе присуща своя структура. С усложнением технологии, увеличением числа операций усложняется и структура технологической системы. Структура
технологической системы является пространственно-временной. Она предполагает определенную
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 9 из 204
динамическую устойчивость пространственно-временных связей компонентов целого. Однако
структура системы – выражение не только связи, но и размежевания составляющих ее элементов.
При изменении элементов и связей структура системы в определенных пределах остается постоянной, при этом сохраняется соответствие производственного процесса технологической инструкции.
Технологическая система содержит сложнейший клубок причинных связей между отдельными
элементами, системой в целом и ее частями, отдельными подсистемами, а также между системой и
внешней средой. При функционировании технологической системы необходимые причинные связи переплетаются со случайными воздействиями. Оценить роль и значение случайных причин и
принять необходимые меры для сохранения выхода системы в заданных границах позволяют методы математической статистики и теории вероятностей. Среди характеристик связей сложных
систем важное место занимает корреляция, обусловливающая некоторое ее вероятностное состояние, что приводит к постоянному колебанию показателей деятельности системы вокруг неких
средних параметров. Это помогает системе сохранять равновесное состояние. Наличие свободы
компонентов (меры, степени свободы) является важным показателем целостности системы.
Технологическая система функционирует во взаимосвязи с окружающей средой производственного цеха, которую составляют внешние по отношению к системе процессы – с ними так или
иначе взаимодействует система. Технологические системы по-разному взаимодействуют с окружающей средой. Реакция частей системы определяется их чувствительностью к неустойчивым
факторам среды. Системные методы исследования и совершенствования больших промышленных
комплексов требуют определения границ между технологической системой и окружающей средой. Необходимо как можно более точно разграничивать их. Это имеет большое значение для оптимизации функционирования поточной линии и создания предпосылок для ее развития.
Отношение системы к среде характеризуют точностью, устойчивостью, надежностью функционирования, а также управляемостью. Эти показатели определяются качеством самой системы
(уровнем целостности структуры, уровнем стохастичности связей, уровнем чувствительности элементов). На входы технологической системы поступают потоки вещества, энергии и информации.
Ввиду неидеальности систем и специфических особенностей
используемых технологических процессов выходные потоки несут меньше вещества и энергии,
чем те, которые поступают на вход системы. Определенные части вещества и энергии рассеиваются внутри системы и в окружающей среде. Это вызывает неэффективное использование материальных и энергетических ресурсов, вредное воздействие на окружающую среду. Избежать этого
позволяет использование ресурсо- и энергосберегающих технологий и техники, а также разработка экологически чистых технологических систем.
Общей количественной характеристикой системы является такой ее показатель, как сложность,
определяемая числом типов компонентов и связей. Оценка сложности структур рассматривается в
теории сложных систем. Простейший показатель сложности системы учитывает число и сложность элементов, из которых состоит данная система.
2. Системный анализ и моделирование технологического потока
При создании технологических систем все задачи принято делить на задачи синтеза и задачи
анализа – процессы мысленного или фактического разложения, расчленения, размежевания целого
на составные части и воссоединения, воссоздания целого из частей. При анализе и синтезе технологического потока как системы процессов используется абстрактное мышление исследователя.
Наибольшее развитие и применение получил структурно-функциональный анализ, базирующийся на выделении в исследуемых системах структурных составляющих и определении их роли
(функции) относительно друг друга.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 10 из 204
Функционально-структурный подход, в отличие от структурно-функционального, основывается на предположении первичности функционального назначения системы по отношению к ее
структурной организации
Характерными особенностями функционально-структурного подхода являются:
– учет диалектической взаимосвязи функций и структуры объектов при определяющей роли
функции по отношению к структуре;
– целостный подход к анализу и синтезу многоуровневых систем;
– учет материальных, энергетических и информационных связей между элементами системы;
– учет взаимосвязи исследуемой (создаваемой) системы с внешней средой;
– рассмотрение систем в развитии и др.
Важной отличительной особенностью функционально-структурного подхода является совместный учет при анализе и синтезе материальных, энергетических и информационных потоков.
Сущность анализа состоит в расчленении целого на образующие его компоненты, в выделении
и изучении функций каждой из частей. Анализ проводится с таким расчетом,
чтобы можно было воссоздать систему в ее исходном облике, т. е. синтез системы. Анализ связан
с определенным упрощением исследуемой системы. Вычленение основного компонента позволяет
увязать между собой компоненты, части целого, а также этапы и периоды его становления и развития.
Для системной точки зрения характерно движение от системы к элементам. Отсюда следует,
что изучение любого объекта (сложного или простого) неразрывно связано с изучением той системы, в которую он входит.
Решение задачи анализа системы осуществляется методом последовательных приближений
(предварительный анализ → более точный анализ и т. д.).
При системном анализе технологического потока следует учитывать, что его компоненты неравноценны в смысле обеспечения определенного уровня целостности, что имеется центр системы. В центре системы сконцентрированы разнообразные аспекты основного технического противоречия технологического потока (производительность –
качество). Их разрешение ведет к развитию системы, определяет перспективу превращения ее в
более организованную систему более высокого уровня целостности. Поэтому выделение центра
системы представляет собой одновременно изучение условий и возможностей его развития, установления основных направлений совершенствования технологии и
техники данного производства.
3. Системы технологических процессов
Различают простые, большие и сложные системы. Простая система – это та, которую можно
исследовать (в пределах поставленной задачи) как нечто целое без расчленения ее на более мелкие
системы. Под большой системой понимается такая система, которую практически невозможно исследовать без выделения в ней более простых систем.
При построении моделей систем значение имеет выбор элемента системы, который не подлежит дальнейшему расчленению. В качестве элемента целесообразно принять технологическую
операцию, являющуюся минимальным носителем специфического качества данной системы. В
технологической системе могут быть выделены процессы преобразования, транспортирования,
хранения вещества, энергии, информации. Приняв за элемент технологической системы технологическую операцию, можно представить систему процессов в виде операторной модели. В этом
случае технологическая операция представляет совокупность типовых физических, химических и
микробиологических процессов, условные обозначения которых (процессоры) показаны.
С помощью тринадцати условных обозначений типовых процессов (рис. 5) можно графически
изобразить любую технологическую операцию. Примеры операторов показаны на рис. 6. При
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 11 из 204
изображении операций типовые процессы соединяются стрелками-связями. В общем случае связи
– это материальные, энергетические и информационные потоки. Разрабатывая системы процессов
в виде так называемых операторных моделей,
достаточно показать лишь материальные потоки, которые связывают между собой типовые процессы, отдельные операции и подсистемы.
Синтез – это физическое или мысленное воссоединение частей, границы которых были установлены в процессе анализа. Синтез сложных систем представляет собой сочетание содержательных (эвристических, интуитивных) и формальных (алгоритмических) методов. Синтезировать систему – значит реализовать заданную совокупность функций на
основе совокупности элементов ее будущей структуры. Рациональным методом синтеза технологических систем является разработка операторных моделей. Операторная модель технологической
системы производства карамели приведена на рис. 7. Это графическое изображение системы процессов.
Процедуры системных анализа и синтеза выполняют поочередно и неоднократно, всякий раз
уточняя содержание элементов, подсистем и их границ, а также структуру системы.
Графически технологические системы изображаются в виде прямоугольника, ограничивающего систему, которая содержит два или более прямоугольников (рис. 8), которые, в свою очередь,
ограничивают подсистемы. Подсистема содержит два или более операторов, которые отражают
понятие технологических операций и границы которых в большинстве случаев совпадают с границами машин и аппаратов. Оператор, в свою очередь, содержит один, два и более процессоров,
которые отражают в общем случае содержание физико-химических и микробиологических процессов. Линии со стрелками – материальные потоки – являются связями между операторами и
подсистемами, а также между системой и внешней средой.
Операторная модель технологической системы производства карамели с фруктово-ягодной начинкой:
А – подсистема образования изделий с показателями качества, соответствующими стандарту
(операторы: I – завертки карамели, II – охлаждения карамели);
В – подсистема образования карамели в виде отдельных предметов с заданными показателями качества (операторы: I – формования карамели с начинкой,
II – образования жгута из тянутой карамельной массы и начинки, III – образования тянутой карамельной массы с заданными физико-механическими свойствами,
IV – образования начинки с заданными физико-механическими свойствами); подсистемы образования промежуточного продукта с заданными показателями
качества: С1 (операторы: I – охлаждения уваренного карамельного сиропа, II – образования
уваренного карамельного сиропа), С2 (операторы: I – образования карамельного сиропа, II – образования рецептурной смеси), С3 (операторы: I – образования уваренной рецептурной смеси, II –
образования рецептурной смеси, III – образования протертого фруктово-ягодного пюре)
Рис. 8. Операторная модель технологической системы производства подового хлеба из пшеничной муки: А – подсистема образования изделий, соответствующих
стандарту (операторы: I –упаковки хлеба, II – охлаждения хлеба, III – выпечки хлеба); В – подсистема образования заготовок теста с заданными показателями
качества (операторы: I – надрезания тестовых заготовок, II – закатки тестовых заготовок и
восстановления структуры теста, III – образования из теста
предметов заданной формы, IV – образования теста с заданными физико-механическими свойствами, V – образования опары с заданными физико-механическими
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 12 из 204
свойствами); подсистемы образования промежуточного продукта с заданными показателями
качества: С1 (операторы: I – очистки рецептурной смеси муки
от примесей, II – образования рецептурной смеси муки), С2 (операторы: I – очистки рецептурной смеси от примесей, II – образования раствора соли),
С3 (операторы: I – очистки рецептурной смеси от примесей, II – образования раствора сахара),
С4 (операторы: I – образования жидких дрожжей,
II – измельчения дрожжей), С5 (операторы: I – плавления, II – измельчения маргарина)
Операторные модели отражают, разделяют и совмещают две принципиально различные и вместе с тем диалектически связанные функции, выполняемые системой (то, что она делает), и методы (как и какими способами реализуются функции). В операторных моделях функции обозначаются видом связей между операторами, а методы – видом операторов. Операторная модель позволяет четко разделить и связать функции и методы. Она состоит из
цепи взаимосвязанных элементов-операторов, в которой качество каждой операции определяется
тем, как она выполняется. Операторное моделирование систем
предусматривает использование трех основных понятий: вход, процесс и выход, – комбинация количественных и качественных характеристик которых определяет ту или иную технологическую
систему. Вход – источник деятельности или питания системы (например, сырье), процесс – вид
деятельности, преобразующий вход и выход; выход – цель существования системы или результат
деятельности системы (например, готовая продукция).
Метод изображения системы в виде операторной модели дает возможность перейти от самого
общего и абстрактного ее представления к более конкретному. Анализ и синтез системы диалектически взаимосвязаны и представляют собой первый шаг в системном исследовании технологических линий, составляют один этап исследования, так как взаимно
дополняют друг друга и являются взаимообусловленными.
Модель должна иметь сходство с оригиналом, но не должна быть произвольным, не соответствующим оригиналу образом. Диапазон сходства, подобия модели и ее объекта весьма велик – от
абсолютного до нулевого. Моделирование может базироваться на подобии от почти абсолютного
до почти нулевого. Моделируя реальный объект в виде системы, исследователь вычленяет в процессе познания определенную структуру объекта и придает ей требуемое значение, которое является отражением взаимосвязи ее элементов. Один и тот же объект может быть представлен нашим
сознанием в виде различных систем в зависимости от уровня развития, глубины познания объекта
и методологических установок.
Само по себе понятие «система» – абстракция, но она отражает объективно присущие предметам и явлениям системные качества. Системность – свойство объективного мира, не зависящее от
человека. Моделирование потока проводится тогда, когда есть необходимость разрешить противоречие между необходимостью развития поточной линии и невозможностью это сделать с помощью современной техники и технологии. В результате формулируется цель исследования, а средством для ее достижения как раз и является системное моделирование. В математическом моделировании технологических процессов пищевого производства сформировалось теоретическое и
статистическое направления.
Статистическое направление целесообразно использовать на этапе исследования в рамках системы
или ее подсистемы (макроисследование), а теоретическое – на этапе исследования в рамках элемента (микроисследование).
Специфика пищевого производства обусловливает следующие характерные черты технологического потока:
– большое число факторов, влияющих на ход процессов, отсутствие контроля над частотой
возмущающих воздействий;
– ограниченность теоретических представлений и неполнота информации о законах связи между параметрами процессов и их характеристиками;
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 13 из 204
– сравнительно медленное протекание процессов и значительное запаздывание во времени
между контролем параметров на входе и их характеристик на выходе;
– сравнительно узкие пределы колебаний параметров процессов при установившемся режиме
потока.
Для исследования режимов технологического потока перспективны методы статистического
описания, дающие возможность, абстрагируясь от неизученной сущности процесса, оптимизировать его. При статистическом исследовании стохастических процессов можно использовать регрессивный анализ (базируется на обработке результатов так называемых «пассивных» экспериментов) и планирование многофакторного эксперимента.
Все модели разделяют на стационарные и нестационарные. В связи с этим различают статическую оптимизацию, с помощью которой решаются вопросы создания и реализации оптимальной
модели, и динамическую оптимизацию, цель которой – создание и реализация системы оптимального управления процессом.
Одной из особенностей математического моделирования при макроисследовании систем является то, что, в сущности, между исследователем и реальной системой возникает особое промежуточное звено – кибернетическая модель, несущая многоцелевую информацию о возможности
управления объектом исследования.
Системный подход к исследованию непрерывных производственных процессов предполагает
изучение их в линии как одного процесса, т. е. макроисследование, а затем по его результатам –
микроисследование аппарата или машины.
Первый этап – определение и четкое формулирование цели исследования; выбор показателя
эффективности линии; составление перечня факторов, действующих на технологический поток.
Второй этап – представление технологического потока как системы процессов, т. е. создание операторной модели технологической системы. Третий этап – построение математической модели.
Четвертый этап – анализ математической модели.
При создании конкретной системы выделяется функционально полный набор материальных,
энергетических и информационных операторов, соответствующий системам рассматриваемого
класса.
Формирование структуры системы осуществляется на основе принципов композиции и декомпозиции функций и структур различных подсистем. В настоящее время сам процесс проектирования сложных систем является несистемным.
При системном подходе моделирование строения объекта и моделирование его функций переплетаются. Такое моделирование становится эффективным средством познания закономерностей
сложной целостной системы.
Графическое изображение технологического потока в виде системы процессов (рис. 8) стало
возможным после привнесения в технологии пищевых продуктов идей системного анализа и системного синтеза, т. е. технологический поток, представляемый операторной моделью, есть результат системного рассмотрения технологии. На рис. 8 представлены потоки сырья, которые претерпевают самые разнообразные превращения,
прежде чем стать готовой продукцией. Технологические подсистемы составляют автономные части (узлы) этих потоков. В каждом потоке имеются четыре-пять таких частей. Поток движется
слева направо, причем он образуется значительным набором исходного сырья и материалов, а выход имеет, как правило, один. За пределы системы из подсистем выходят различные отходы и вода.
Подсистемы в большинстве производств связаны последовательно, хотя имеют и параллельные участки технологических потоков. Сами подсистемы представляют собой совокупность технологических операций в количестве от двух до пяти. Связь этих операций тесна и органична.
Операции состоят из одного или нескольких типовых процессов. Входящий в операцию поток дозируется и претерпевает различные физические, химические и микро-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 14 из 204
биологические превращения. Операция – минимальный носитель качества технологии, т. е. элемент системы. Вместе с тем она сама может рассматриваться как система, но другого качества.
Выход последней операции каждой подсистемы представляет собой точку контроля качества соответствующей части технологического потока с целью управления им.
Таким образом, технологический поток выступает как целостная система. Если оценивать современные технологические потоки с точки зрения их качества, то следует сказать,что все они
громоздки, в их основе лежат традиционные способы трансформации сырья в продукт, что влечет
за собой их большую ресурсо- и энергоемкость. И здесь специалистам перерабатывающих отраслей предстоит провести большую работу для того, чтобы повысить уровень организации (целостности) технологических потоков как систем процессов.
Современные технологии перерабатывающих производств oриентированы на традиционное
качество сельскохозяйственной продукции. Сложность этих технологий во многом обусловлена
значительным диапазоном свойств продукции растениеводства и животноводства.
Концепция системности требует рассмотрения всего процесса производства пищевой продукции как системного комплекса, состоящего из системы производства и системы переработки сырья. В этом комплексе перерабатывающая часть должна выдвигать целый ряд требований к выходу производящей части (сырью), такие как стабильность свойств (размеров, формы, массы, химического состава и др.), простые условия разделения ценной части и сопутствующей, оптимальное
соотношение содержания ценных и балластных веществ и др.
Выполнение этих требований для конкретной перерабатывающей технологии позволит не
только значительно упростить ее, но и создать более простые конструкции машин и аппаратов.
Особого внимания заслуживает технология хранения cельскохозяйственного сырья и частично
или полностью переработанной продукции. Хранение сырья и продукции в замороженном и обезвоженном виде, в среде инертных газов, в специальных микроклиматических и других условиях
представляет собой процесс, тесно связанный с предыдущими и
последующими технологическими процессами. Это означает, что в системный комплекс производства и переработки сырья (рис. 9) входят и процессы хранения.
К процессам хранения может быть отнесена и упаковка пищевой продукции. Необходимо так
упаковать продукты путем фасовки, розлива, укладки в тару, чтобы сохранить их не только в
условиях склада, но и при доставке потребителю.
Таким образом, в обеспечении высокого качества взаимосвязи различных технологических систем заложены резервы эффективности производства продуктов питания.
Контрольные вопросы
1. Почему за элемент технологической системы принята технологическая операция?
2. Каким образом «устроен» и организован технологический поток как система процессов?
3. Каковы характерные черты функционально-структурного подхода к системному анализу
технологического потока?
4. Каков порядок расчленения технологического потока в процессе его системного анализа?
5. Почему процедура системного анализа и системного синтеза дает наибольший эффект при
изучении сложного объекта?
6. Почему процесс системного анализа и системного синтеза технологии является творческим
процессом?
7. Каковы особенности моделирования строения и функций технологического потока как системы процессов?
8. Почему современные методы научных исследований и разработки технологий пищевых
производств базируются на вероятностном, стохастическом описании процессов?
9. Какие аспекты технологического потока подчеркиваются при рассмотрении его как целостной системы процессов?
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 15 из 204
10. Каковы место и роль системы переработки сырья в агропромышленном комплексе производства пищевой продукции?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ № 3
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Отрасли пищевой промышленности, перерабатывающие растительное сырье, делятся на
две группы:
– отрасли, занятые первичной переработкой сырья. Например, мукомольная, крупяная, сахаропесочная, крахмалопаточная, консервная, спиртовая, табачная, чайная (первичная переработка табачного и чайного листа), маслодобывающая, первичного виноделия и т.д.;
– отрасли, занятые вторичной переработкой сырья, например, хлебопекарная, макаронная, кондитерская, сахарорафинадная, дрожжевая, пивоваренная, жироперерабатывающая (производство
маргарина, мыла, олифы, парфюмерных изделий), чаеразвесочная, табачная, вторичного виноделия и т.д.
Ассортимент продукции, вырабатываемой на пищевых предприятиях, очень большой. Так,
только наименований кондитерских изделий насчитывается несколько тысяч. Отсюда понятно,
что используется большое разнообразие сырья. Поэтому целесообразно его разделить на отдельные группы по наиболее существенным признакам.
Пищевое сырье классифицируют:
– по консистенции: сочное сырье – сахарная свекла, картофель, все виды плодоовощного сырья;
жидкое сырье – вода, растительное масло, патока и др.; сухое сырье – зернобобовые;
– по преобладанию в нем какого-либо химического вещества: углеводсодержащее сырье – зерно
злаков, картофель, свекла, плоды, ягоды; масличное сырье – семена масличных культур, плоды
оливкового дерева и др.;
– белковое сырье: семена бобовых культур и др.;
– эфиромасличное сырье: семена эфиромасличных культур, лепестки роз, гераней и других цветов.
Далее мы рассмотрим три основных вида сырья: зерномучное, плодоовощное и воду.
Зерномучное сырье
Исходным сырьем для получения муки, круп являются зерно мятликовых (злаковых) и семена
других культур. Их характеризуют следующие показатели:
– культура (ботанический род зерна. Например, пшеница, рожь, рис, ячмень и др.);
– партия (любое количество однородного по качеству зерна);
– зерновка (единичное зерно);
– зерновая масса (совокупность любого количества индивидуальных зерен и различных включений).
По химическому составу зерно и семена можно разделить на три группы: крахмалсодержащие,
белковые, масличные.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 16 из 204
К крахмалсодержащему зерну относятся зерно злаков и семена гречихи. Крахмала и других
углеводов в них содержится в среднем 70...80%, белков – 10...16%, жиров – 1,5...6%.
К группе белковых относятся семена бобовых, содержащих около 25...30% белков, 60...75% углеводов.
К группе масличных относятся семена и плоды масличных культур. Они содержат в среднем
25...50% жира и 20...40% белков.
В зависимости от целевого назначения зерно и семена различают мукомольные, крупяные, технические и фуражные. Зерно пшеницы и ржи используют в основном для получения хлебопекарной
муки, а из зерна твердой пшеницы изготавливают макаронную муку.
К крупяным культурам относятся: зерно и семена гречихи, проса, риса, фасоли, чечевицы и т.д.
К семенам масличных относятся: подсолнечник, лен, хлопковые семена. Они являются техническими культурами. Универсальное применение нашли зерна ячменя, кукурузы, овса.
Из кукурузы получают муку и крупу, крахмал, глюкозу и патоку, кукурузные деликатесы и
масло. Ячмень является сырьем для получения солода, пива, спирта и крупы. Овес – сырье для
производства толокна, крупы и муки. Зерно и семена этих культур в то же время используют для
получения комбикормов, в микробиологической промышленности – для приготовления питательных сред при выращивании микроорганизмов  продуцентов ферментов и антибиотиков.
Большинство зерновых хлебных культур относится к злаковым растениям (по ботанической
классификации – семейство мятликовых). Их плоды – зерно, зерновка имеют сходное строение.
Химический состав зерна пшеницы и других культур не является строго постоянным. Особенно
большие колебания наблюдаются в содержании белка и крахмала.
Наиболее ценной частью зерна являются белки. Белки всех видов зерна способны набухать в воде
и образовывать связанную массу (например, при замесе теста). Однако только белки пшеницы
придают этой массе пластичность. При промывании водой пшеничного теста можно от него отделить крахмал и выделить набухший эластичный белок, называемый клейковиной. Клейковина
участвует в образовании пористой структуры хлебного мякиша и бисквитных изделий, обуславливает прочность макаронных изделий. Белки других зерновых культур с водой клейковину не образуют.
Жиры в зерне злаковых содержатся в малом количестве. Жиры всех видов зерна имеют высокую
биологическую ценность, но различаются стойкостью при хранении. Лучше сохраняются жиры
гречихи, ржи, ячменя, риса, хуже – кукурузы и пшеницы. Весьма нестойки при хранении жиры
овса и проса. Наибольшее количество жира содержится в зародышах зерен.
Углеводы в зерне представлены в основном крахмалом, который откладывается в виде крахмальных зерен, кроме того, имеются клетчатка и сахара. Крахмальные зерна отличаются не только
размерами, но и свойствами: влагоемкостью, температурой клейстеризации, скоростью осахаривания и т.д.
В состав всех злаков входят витамины В1, В2, В6, РР, Е и др. Витамин В12 содержится только в
зернах пшеницы, а каротин – в зернах ржи, пшеницы (особенно твердой) и желтой кукурузе. Витамины С и D в зерне отсутствуют.
В зерне, как и в любом живом организме, ферменты представлены по всем 6 классам. При хранении и переработке часто требуется сохранить активность отдельных ферментов, которые участвуют при дальнейшей переработке сырья.
СВОЙСТВА ЗЕРНОВОЙ МАССЫ
Свойства зерновой массы можно объединить в три группы: физические свойства, параметры,
определяющие состав и физиологические свойства.
Физические свойства характеризуются сыпучестью, скважистостью, сорбционной емкостью, теплофизическими и аэродинамическими свойствами.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 17 из 204
Сыпучесть – подвижность зерновой массы, позволяющая заполнять емкости любой конфигурации зерновой массой, свободно вытекать из емкости через отверстия. При встряхивании зерновая масса сортируется: более легкая фракция всплывает, а тяжелая – оседает вниз. Сыпучесть
зерновой массы характеризуется углом естественного откоса.
Скважистость – наличие в зерновой массе межзернового пространства (скважин), заполненных воздухом. Скважистость определяется отношением объема скважин к объему зерновой
массы, выраженной в процентах. Величина скважистости меняется в широких пределах – от 30%
у проса до 50% у овса и 80% у семян подсолнечника.
Благодаря скважистости зерновая масса хорошо обдувается воздухом при вентилировании и газируется при дезинсекции с целью уничтожения амбарных вредителей.
Сорбционная емкость проявляется при поглощении зерном паров воды и летучих веществ.
Способность сорбировать газы зерном имеет определенный предел, который и является сорбционной емкостью.
Теплофизические свойства характеризуются теплоемкостью и теплопроводностью зерновой массы. Удельная теплоемкость абсолютно сухого зерна составляет примерно 1,5...1,52
кДж/(кгK), коэффициент теплопроводности зерна злаков находится в пределах 0,08...0,15
Вт/(мК). Таким образом, зерновая масса имеет сравнительно большую теплоемкость, что и приводит к высокой тепловой энергии. Положительное свойство этого параметра заключается в том,
что при консервировании холодом зерно остается холодным еще длительное время после прекращения подачи холодного воздуха. Отрицательная роль этого параметра заключается в том, что в
результате микробиологических процессов в зерновой массе могут возникать очаги самосогревания, которые трудно обнаружить, а обнаружив – трудно ликвидировать.
Аэродинамические свойства зерновой массы проявляются в способности зерна перемещаться в воздушном потоке с различной скоростью витания.
Скорость витания пшеницы составляет 8,9...11,5 м/с, ячменя – 8,4...10,8 м/с, кукурузы 
4,4...8,0 м/с. Другие свойства зерновой массы будут рассмотрены при изучении условий ее хранения.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНА
Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Из зерна вырабатывают важные продукты питания: муку, крупу, хлебные и макаронные изделия. Зернонеобходимо для успешного
развития животноводства и птицеводства, что связанос увеличениемпроизводства мяса, молока,
масла и других продуктов. Зерновые культуры служат сырьем для получения крахмала, патоки,
спирта и других продуктов. Всемерное увеличение производства зерна - главная задача сельского
хозяйства.
Наряду с увеличением производства зерна особое внимание обращается на
улучшение качества зерна, и прежде всего на расширение производства твердых и сильных пшениц, а также важнейших крупяных и фуражных культур.
Для успешного решения этих задач необходимо улучшать использование
агротехники, шире внедрять высокоурожайные сорта и гибриды, совершенствовать структуру посевных площадей. Большое значение придается также эффективному использованию удобрений,
расширению посевов на мелиорированных землях и в зонах достаточного увлажнения.
Возделываемые зерновые культуры относят к трем ботаническим семействам злаковых, гречишных и бобовых
Семейство злаковых
Основные хлебные культуры - пшеницу, рожь, овес, кукурузу, рис, просо, сорго относят к семейству злаковых (Graminial), классу однодольных растений.Различают две формы злаковых - - яровые и озимые. Яровые растения высевают весной, за летние месяцы они проходят полный цикл
развития и осенью дают урожай. Озимые растения сеют осенью, до наступления зимы они прорас-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 18 из 204
тают, а весной продолжают свой жизненный цикл и созревают несколько раньше, чем яровые.
Озимую и яровую формы имеют пшеница, рожь, ячмень и тритикале. Все остальные злаки бывают
только яровыми. Озимые сорта, как правило, дают более высокий урожай, однако их можно выращивать в районах с высоким снежным покровом и достаточно мягкими зимами. К биологическим признакам, характеризующим злаковые культуры, относят строение корня, стебля, листьев,
цветков и др. Корень злаков - мочковатый, хорошо развитый (длина корешков достигает 3 м и
более, а кукурузы и сорго - 8 - 10 м), но у пшеницы, ржи, ячменя и овса основная часть корневой
системы расположена на глубине до 20 - 30 см, поэтому эти злаки особенно чувствительны к засухе. Корневая система остальных злаковых культур уходит в землю глубже, поэтому они более засухоустойчивы.
Стебель злаков - соломинка, состоящая из трех - пяти междоузлий, соединенных стеблевыми узлами. У ячменя, ржи, овса и мягкой пшеницы соломина внутри пустая, что при неблагоприятных
погодных условиях приводит к полеганию растений и большим потерям урожая, особенно у высокорослых растений. Поэтому при выведении новых сортов злаков стремятся к получению среднеи короткостебельных растений. Стебель твердой пшеницы и остальных злаков заполнен паренхимной тканью.
Листья злаков ланцетовидные, с параллельным жилкованием. У основания они свернуты в трубочки, прикрепленные к стеблевым узлам и охватывающие часть стебля. Листья являются основными фотосинтезирующими органами; поэтому их число, размеры и состояние оказывают существенное влияние на урожайность.
Цветок злаков (за исключением кукурузы) называется колоском, который состоит из стержня, завязи с двумя перистыми пестиками и тремя тычинками. Снаружи завязь прикрывают колосковые
чешуи (пленки), выполняющие роль околоцветника.
В зависимости от длины тычиночных нитей и строения пестика цветки могут быть самоопыляющимися и перекрестноопыляемыми (рожь, кукуруза).
Урожайность перекрестноопыляемых злаков менее устойчива и зависит от погоды в период цветения. Колоски большинства злаков одноцветковые, а у овса в одном колоске иногда могут быть
собраны две-три завязи. Зерна, развивающиеся в многоцветковых колосках, более мелкие и неоднородные по крупности. Они снижают товарные качества, затрудняют переработку зерна.
Цветки злаков собраны в соцветия. У колосковых злаков (пшеницы, ржи, ячменя) соцветием является сложный колос. У пшеницы и ржи на каждом уступе стержня сложного колоса развивается по
одному зерну, а всего их в колосе содержится от 30 до 60. У разных сортов ячменя на каждом
уступе стержня может развиваться как по одному зерну (двурядный), так и по два-три (многорядный).
Многорядный ячмень дает неоднородное по крупности зерно. Метельчатые злаки - овес, просо,
рис, сорго имеют соцветия в виде метелки, у которой колоски располагаются на удлиненных ветвящихся цветоносах. Количество зерен в метелке бывает от 50 - 60 (овес) до нескольких сотен
(чумиза). Обычно верхушечные колоски зацветают несколько позже, чем нижние, поэтому в зерновой массе метельчатых злаков часто встречаются недозревшие зерновки. Особое место среди
злаков занимает кукуруза - однодомное раздельнополое
растение, женские цветки которого собраны в початки, расположенные в пазухах листьев по 3 - 5
на одном стебле, а мужские - в метелки, растущие по одной на верхушке стебля. Початок состоит
из стержня, на котором вертикальными рядами располагаются от 300 до 1000 зерновок. Снаружи
початок покрыт видоизмененными листьями-обертками. Зерна составляют около 60 % массы початка.
Плод злаков - зерновка - развивается из оплодотворенной завязи цветка. При обмолоте пшеницы,
ржи и тритикале зерновки легко отделяются от цветковых пленок. Не имеет их кукуруза. Эти злаки называются голозерными. У остальных злаков цветковые пленки плотно облегают зерновку и
при обмолоте не отделяются. Эти культуры называют пленчатыми (ячмень, овес, рис, просо, сор-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 19 из 204
го).. Чем больше масса цветковых пленок на поверхности зерновки - ядра и чем труднее они удаляются, тем соответственно меньше выход крупы или муки при переработке такого зерна.
По внешнему виду (морфологическим признакам) зерновки злаковых культур подразделяют на
настоящие ( пшеница, рожь, ячмень, овес) и просовидные (остальные культуры). На рис. 1 показан
внешний вид зерновки пшеницы и риса. Форма зерновки (рис.1а) продолговатая или продолговато-овальная, со стороны спинки четко различим зародыш, который выглядит небольшой овальной
вмятинкой. С противоположного конца зерна видна бородка (хохолок), образованная выростами
клеток наружного слоя оболочек. Длина волосков и густота бородки являются родовым и видовым
признаками настоящих злаков. Со стороны брюшка вдоль всей зерновки проходит бороздка (желобок), углубляющаяся внутрь зерновки на 1/2-1/3 ее толщины и иногда образующая там петлю,
осложняя отделение оболочек при выработке сортовой муки.
Просовидные злаки (рис. 1б) могут иметь форму продолговатую (рис), округлую (просо, сорго)
или клиновидно-овальную (кукуруза). Характерной особенностью этих злаков является отсутствие
у зерновок бороздки и бородки.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 20 из 204
Зерновка любого злака состоит из трех основных частей зародыша, эндосперма и оболочек. На
рис. 2 показано строение зерновки пшеницы.
Зародыш, состоит из корешка, стебелька и почечки, дающих жизнь новому растению. Зародыш
плотно прилегает к эндосперму, от которого отделен видоизмененной семядолей - щитком. Через
щиток, богатый ферментами, питательные вещества при прорастании из эндосперма поступают в
зародыш.
Эндосперм - основная часть зерновки. Представляет собой мучнистое ядро, в котором сосредоточены запасные питательные вещества. В центре эндосперма клетки крупные, тонкостенные, часто неправильной формы. При удалении от центра размер клеток постепенно уменьшается, форма
их становится близкой к прямоугольной призме. Внутри клеток белки образуют как бы сплошную
матрицу, в которую вкраплены крахмальные гранулы разных размеров. В центральной части эндосперма наряду с мелкими и средними находится много крупных гранул крахмала. По мере удаления от центра к оболочкам количество и размеры крахмальных гранул уменьшаются, а доля
белка увеличивается.
Краевой слой эндосперма - алейроновый, прилегающий к оболочкам, по виду резко отличается как
от внутренней его части, так и от оболочек. Он образован
толстостенными клетками и правильной, почти кубической формы. Алейроновый слой пшеницы,
ржи, овса состоит из одного ряда клеток, ячменя - из трех - пяти рядов. Эта особенность строения
зерновки ячменя может быть использована для обнаружения под микроскопом примеси ячменной
муки к пшеничной или ржаной.
Клетки алейронового слоя заполнены мелкими тельцами (у некоторых видов и
сортов пшеницы в виде кристалликов) с вкрапленными между ними мельчайшими капельками
жира.
Оболочки защищают семя от воздействия внешней среды. Голозерные злаки
имеют две оболочки. Снаружи зерновка покрыта плодовой оболочкой (перикарпием), которая образуется из стенок завязи и состоит из трех слоев крупных толстостенных одревесневших клеток,
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 21 из 204
пустых внутри. Расположение слоев клеток в перикарпии напоминает - кирпичную кладку, что
придает оболочке большую прочность.
Семенная оболочка образуется из стенок семяпочки и также состоит из трех слоев клеток, но мелких и неправильной формы. В среднем - пигментном слое семенной оболочки содержатся красящие вещества, придающие окраску зерновке. При современной технологии переработки зерна
оболочки а алейроновый слой стремятся удалить. При этом толщина оболочек и алейронового
слоя, образующих отруби, оказывает влияние на качество вырабатываемого продукта. Очень тонкие оболочки легко измельчаются и переходят в муку, а чрезмерно толстые затрудняют отделение
эндосперма, уменьшая выход муки. У пшеницы толщина плодовой и семенной оболочек колеблется от 0,03 до 0,97 мм, а алейронового слоя - от 0,03 до 0,06 мм. Интересно отметить, что алейроновый слой пшеницы, состоящий всего из одного ряда клеток, по толщине приближается к оболочкам.
Как правило, мелкое зерно имеет более толстые оболочки. Соотношение анатомических частей
зерновки злаков имеет важное технологическое
значение. Чем больше оболочек, тем меньше питательных веществ содержит зерно и меньше соответственно выход продуктов при переработке. У голозерных злаков содержание колеблется (в
%) : эндосперма - от 70 до 85, алейронового слоя - от 4 до 12, плодовой и семенной оболочки - от 5
до 9, зародыша - 1,5 - 7 (у кукурузы до 15) массы зерновки. Цветковая оболочка пленчатых культур составляет (в %): у ячменя - 9 - 13, проса - 16 - 18, риса - 18 - 22, овса - 25 - 30 массы зерновки.
Семейство гречишных
Семейство гречишных (класс двудольных растений) в зерновом хозяйстве представлено единственной культурой - гречихой (Fagorpyrum Mill). Это яровое однолетнее растение, имеющее
стержневой корень, травянистый ветвистый стебель, стреловидные листья. Цветки правильные, с
пятилепестковым венчиком от бледно-розовой до красной окраски. Цветки собраны в соцветия кисти.
Гречиха является перекрестноопыляемым растением, хорошим медоносом. Однако цветки раскрываются лишь на один день и не одновременно на всей кисти, поэтому урожай сильно колеблется в зависимости от погодных условий в период цветения и количества насекомых-опылителей
на полях. Созревание плодов также происходит не одновременно.
Плод гречихи - орешек, как и у злаков, состоит из трех частей - зародыша, эндосперма и оболочек. Зародыш очень крупный в виде ленты, похожей на латинскую букву S, пронизывает весь
эндосперм, частично проходя у поверхности ядра.
Эндосперм рыхлый, мучнистый, легко дробящийся при переработке. Ядро (эндосперм с зародышем) покрыто тонкой нежной семенной оболочкой розового или кремового цвета, у недозрелых
ядер она может быть зеленоватой.
Снаружи орешек покрыт жесткой кожистой плодовой оболочкой, срастающейся с ядром лишь в
одной точке - месте прикрепления к растению. Окраска плодовой оболочки от серебристосерой до
темно-коричневой и зависит как от сорта, так и от степени зрелости плода.
Соотношение частей плода гречихи (в % ): эндосперма - 55 - 65, алейронового
слоя - 4 - 5, зародыша - 10 - 15, семенной оболочки - 1,5 - 2,0, плодовой
оболочки (пленчатость) - 17 - 25.
Бобовые культуры
Бобовые культуры принадлежат к семейству мотыльковых (Leguminosae), классу двудольных растений. В нашей стране пищевое использование имеют однолетние травянистые растения - горох,
фасоль, соя, чечевица, чина, нут, бобы, вигна.
Корни бобовых культур стержневые, хорошо
развитые, с характерной особенностью: на них поселяются два вида бактерий - азотобактер и клубеньковые, фиксирующие азот из воздуха и обогащающие почву азотистыми веществами.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 22 из 204
Стебель травянистый, вьющийся или прямостоящий, но легко полегающий, что затрудняет механизацию выращивания и уборки. Цветки с несимметричным, напоминающим летящего мотылька,
околоцветником, яркой окраски - от белой до темно-фиолетовой. Они собраны в соцветия - кисти.
Цветение и созревание довольно сильно растянуты во. времени, что снижает урожайность и делает
зерно неоднородным по крупности и степени созревания.
Плод - боб различной формы, состоящий из двух створок - мощно развитых плодовых оболочек, между которыми находятся до десяти семян округлой почковидной, иногда сплюснутой формы. Семя бобовых является сильно разросшимся зародышем, состоящим из двух первых видоизмененных листиков-семядолей, в которых находится запас питательных веществ для будущего
растения, и ростка - зародышевого корешка, стебелька и почерки. Окраска семядолей является видовым и сортовым признаками семян бобовых культур и может быть белой, зеленой, желтой разных оттенков и др. Снаружи семя покрыто плотной кожурой – семенной оболочкой. Место, которым семя прикреплялось к створке боба, имеет утолщение на оболочке - рубчик. Оболочка бобовых может быть полупрозрачной, и тогда цвет семени зависит от окраски семядолей (горох, чина,
нут), непрозрачной - белой, однотонно или пестро окрашенной. Как правило, темноокрашенные
семена (за исключением фасоли) имеют кормовое назначение.
Соотношение частей семени (в %): семядоли - 87 - 93, росток - 1 - 2,5,
семенная оболочка - 6 - 11.
Пищевая ценность зерна
Пищевая ценность зерна и продуктов его переработки определяется химическим составом, усвояемостью веществ, образующих их, и колеблется в зависимости от многих факторов. Зерновые
культуры, относящиеся к разным семействам, отличаются не только соотношением питательных
веществ, но и их составом и свойствами.
Зерно злаков, как видно из табл. 1, не имеет резких различий по количеству содержащихся веществ, но характеризуется определенными особенностями. Ядро пленчатых культур после удаления цветковой пленки по содержанию основных веществ приближается к химическому составу
голозерных злаков. Белки - важнейшие вещества, входящие в состав любой живой клетки. Их содержание в зерне, состав и свойства определяют технологические и пищевые достоинства продуктов переработки зерна.
Таблица 1
Содержание, % на сухое вещество
белков
углеводов
некрахмальных полисаКультура
крахмала сахаров
липидов
харидов
гемицеллюлоз,
целлюлоз
пектинов и др.
Пшеница
10-20
60-75
2-3
2-3
6-9
2-2,5
Рожь
8-14
58-66
1,9-3,5 1,8-3,2
8-15
1,7-3,5
Тритикале
11-23
49-57
2,5-3
2-3
7-11
3-5
Кукуруза
9-11
68-76
1,5-4
2,5-3
5-8
4-6
Ячмень в пленках 9,5-14,5 58-68
2-3
4,5-7,2
10-16
1,9-2,6
Ячмень без пле13-15,8 76-80
2,5-3,5 1,9-3,1
6-9
1,7-3,1
нок
Овес в пленках
10-14
40-50
1,0-1,8 11,5-14
14-22
4,5-5,5
Овес без пленок 12-25
67-72
0,8-1,5 1,8-2,5
6-11
6,0-7,5
Рис в пленках
6-10
65-75
0,5-1,0 9,5-12,5 18-28
1,5-2,5
золы
1,5-2,2
1,7-2,3
1,8-2,2
1,4-1,8
2,7-3,1
1,8-2,6
4,0-5,7
1,8-2,5
4,5-6,8
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Рис без пленок
Просо в пленках
Просо без пленок
Сорго в пленках
Сорго без пленок
7,5-12
78-82
10-15
58-65
14,6-19,5 67-72
9-14
51-61
10-15
70-81
Ред. № 1 от
_________2014 г.
0,4-1,2
0,4-0,7
0,4-1,0
1-3
1,5-3,2
0,8-1,6
10-11
1,2-2,0
5-6,5
1,8-2,5
3-7
12-26
4-7
10-20
5-8
Страница 23 из 204
1,5-2,3
1,9-2,3
3,5-4,5
2,7-3,7
3-5,5
0,9-1,5
3,7-4,5
1,5-1,8
1,8-3,0
1,6-2,5
Контрольные вопросы:
1. Какой химический состав у пшеницы?
2. Какой химический состав у круп?
3. Строение зерна?
4. Состав и свойства зерновой массы.
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ № 4
Формирование пищевой ценности
зерна при выращивании
Накопление питательных веществ начинается с момента опыления завязи зерна и заканчивается
при его обмолоте. Весь период созревания зерна условно
подразделяют на три фазы.
Первая фаза формирования пищевой ценности зерна характеризуется высокой влажностью
(85 - 65 %), преобладанием в зерновке растворимых соединений, поступающих из основных фотосинтезирующих органов - листьев, где из неорганических соединений (углекислого газа, воды,
минеральных солей) образуются сахара, аминокислоты, жирные кислоты, амиды и др. В этой фазе
формируется длина зерновки, поэтому очень важно наличие в почве достаточного количества влаги и растворимых минеральных солей. Поступающие в зерно растворимые органические вещества
под действием ферментов постепенно полимеризуются с образованием крахмала, белков, жиров,
однако содержимое зерновки в этой фазе жидкое, похоже на «молочко», отсюда другое ее название - молочная стадия спелости.
Вторая фаза формирования пищевой ценности зерна - фаза налива. Завершает формирование размеров зерна - его ширины и толщины. В начале фазы в колос активно поступают питательные вещества, к концу этот процесс замедляется. Активность ферментов к середине этого периода достигает максимума, затем начинает постепенно снижаться, так же изменяется и скорость превращения растворимых веществ в нерастворимые; влажность снижается примерно до 35 %.
Оболочки теряют хлорофилл и приобретают желтоватую окраску. Эндосперм из
жидкого постепенно становится вязким, плотным, воскоподобным, поэтому вторую фазу часто
называют восковой стадией спелости.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 24 из 204
Третья фаза формирования пищевой ценности зерна - фаза созревания. Завершает формирование урожая. К ее началу поступление питательных веществ в зерно замедляется, а затем и
прекращается. Однако синтез высокомолекулярных соединений с затухающей скоростью продолжается и после уборки урожая. В этот период окончательно формируется типичная окраска зерна,
его влажность снижается до 15 - 18% и зависит от погодных условий, консистенция становится
твердой.
Объем зерна может несколько уменьшаться, что приводит к его осыпанию и потере части урожая
при перестое. Установлено, что наилучшее качество муки получается при скашивании растений в
конце восковой стадии спелости, когда нижняя часть стеблей еще зеленая, и при обмолоте валков
через 4 - 6 дней после скашивания. За эти дни часть питательных веществ из стеблей дополнительно переходит в зерно, благоприятно сказываясь на количестве и качестве урожая. Пищевая
ценность продуктов, вырабатываемых из зерна, не остается постоянной, а находится в зависимости от исходного сырья. Качество урожая определяется соотношением и совокупностью действия
внутренних и внешних факторов. К внутренним факторам относят природные особенности растений, их биологическую сущность, наследственные признаки. Внешними факторами являются
климатические условия, состав почвы и совокупность агротехнических мероприятий.
Селекция и ее теоретическая основа - генетика в настоящее время обеспечивают широкие возможности создания сортов интенсивного направления, урожайность которых в 2 - 3 раза превышает
известные сорта. Например, озимые сорта пшеницы Аврора и Кавказ при надлежащем уходе дают
до 70 - 80 ц/га при средней урожайности пшеницы в мире 22,5 ц/га. Американские ученые Нельсон и Мертц впервые указали на то, как можно управлять количеством и качеством белка в кукурузе, воздействуя на ее генный аппарат. Открытые ими мутации генов Опейк-2 и Флаури-2 позволили получить гибриды кукурузы, содержащие до 1,7 - 18 % белка, а лизина и триптофана в 2 -3
раза больше, чем обычно. К настоящему времени селекционеры разных стран вывели высококолизиновые сорта сорго, риса, ячменя. Ведется работа по выведению урожайных сортов высокобелковой и высококлейковинной пшеницы; создаются высокомасличные сорта кукурузы, из которых
одновременно с крупой можно получать большое количество пищевого масла; есть положительные результаты по выведению высоковитаминных сортов зерна пшеницы.
На пищевую ценность зерна влияет внешняя среда. Впервые влияние географического фактора на
химический состав пшеницы показал Лясковский в 1865 г. Он установил, что наиболее богата
белком пшеница, выращенная в Среднем и Нижнем Поволжье, на Украине, Северном Казахстане,
Западной Сибири. В дальнейшем было показано, что накопление большого количества белка в
зерне зависит от состава почвы, наличия в ней необходимого, но не избыточного количества влаги, достаточной освещенности и тепла -оптимально 20 - 30'С).
Накоплению питательных веществ мешают дожди в первый период налива зерна, когда поступающие в него питательные вещества находятся в низкомолекулярном, растворимом состоянии. Растворимые углеводы и белки как бы вымываются из зерна, «стекают», и оно остается щуплым, плохо налившимся. Поэтому районы, где часты дожди в это время, дают урожай с меньшим содержанием белка.
Отмечено, что зерновые культуры характеризуются различной сопротивляемостью к неблагоприятным условиям выращивания. Наиболее устойчивой является озимая рожь, затем яровой ячмень,
озимая и яровая пшеница. Состав почв и применение минеральных удобрений являются наиболее
существенными факторами, обеспечивающими получение высоких урожаев зерна. В настоящее
время плодородия даже самых мощных черноземов недостаточно для обеспечения высоких урожаев по интенсивным технологиям выращивания зерновых культур, поэтому применение органических и минеральных удобрений необходимо.
По данным института агрохимического обслуживания сельского хозяйства, прибавка урожая зерна в результате применения макроудобрений (солей азота, фосфора и калия) составила ( в ц/га):
озимой ржи - 7,0; озимой пшеницы - 6,7; яровой пшеницы - 4,4; кукурузы - 11,6; ярового ячменя -
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 25 из 204
6,8; овса - 7,1; гречихи и проса - по 4. Дополнительное применение микроудобрений (марганца и
бора) увеличивало, по данным академика П. А. Власюка, урожай озимой пшеницы еще на 3 ц/га.
Однако применение минеральных удобрений должно проводиться под строгим
контролем химической службы агропромышленного комплекса. Растения должны получать необходимые элементы питания с учетом их наличия в почве и прогнозируемого урожая. Избыток
удобрений, так же как и их недостаток, снижает урожай, ухудшает его технологические и пищевые достоинства и может привести к образованию вредных веществ, например нитрозаминов.
Защита растений от вредных факторов при выращивании позволяет повысить урожай на 10-30 % и
более. Применяемые при этом пестициды (ядохимикаты): гербициды, уничтожающие сорняки;
фунгициды, предохраняющие растения от болезней;
инсектициды, уничтожающие вредителей; ретарданты, регулирующие рост и тем предохраняющие растения от полегания и потери урожая; десиканты, вызывающие подсыхание растений перед
уборкой, при неумелом использовании могут накапливаться в зерне и оказывать неблагоприятное
действие на его качество.
Проникая в растения, пестициды могут изменять физикохимические свойства
протоплазмы клеток, следствием чего являются нарушения физиолого-биохимических процессов,
протекающих в растениях. В результате возможны перераспределение веществ между органами
растений, стимуляция либо угнетение синтеза отдельных питательных веществ, разрушение особо
пенных ингредиентов продукта. а также образование токсических соединений при взаимодействии
химикалия с естественными веществами растительных тканей1.
Отмечено, что накопление некоторых пестицидов в зерне может быть причиной их попадания в
продукты переработки, так как они накапливаются не только в оболочках, но и в эндосперме. Поэтому в большинстве стран мира установлены предельные нормы содержания пестицидов в пищевых продуктах - их количество не должно превышать 0,01 - 5,0 мг на 1 кг продукта в зависимости
от токсичности и скорости распада пестицида.
Зерновая масса и показатели ее качества
Зерновая масса, образующаяся при уборке урожая, неоднородна. Кроме полноценного зерна, в ее
составе находится определенное количество неполноценных и испорченных зерен основной культуры, семян других культурных и дикорастущих растений, минеральная и органическая примеси,
микроорганизмы, а иногда и амбарные вредители. В то же время при любых операциях с зерном
(заготовках, переработке, хранении) необходимо знать качество данного зерна,чтобы обеспечить
объективный расчет с поставщиками и оптимальноеиспользование. На хлебоприемные пункты
зерно поступает партиями.
1
Казаков Е.Д. Кретович В.Л. Биохимия дефектного зерна и пути его использования. М.: Наука,
1979Партия - любое количество однородного по качеству зерна (зерновой массы),удостоверенного
одним документом и предназначенного к одновременной приемке,сдаче, отгрузке или хранящегося в одной емкости. Размер партии может быть различным - от одного или нескольких мешков до
эшелона, однако однородность партии по органолептическим признакам зерна основной культуры
(форме,окраске) обязательна.
При оценке определяют ряд показателей, характеризующих партию зерна в целом, - органолептические свойства, влажность, содержание примесей, натуру, отсутствие или наличие амбарных вредителей. Кроме того, обязательно исследуют качество зерна основной культуры: крупность и выравненность, у пленчатых культур - пленчатость, стекловидность и другие свойства зерна, учитываемые при переработке.
Органолептическая оценка имеет важное значение, поскольку окончательное суждение о достоинстве продукта питания можно иметь только при потреблении его в пищу. Нормальное зерно
любой культуры имеет характерные для нее естественную окраску, блеск, запах и вкус. Эти пока-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 26 из 204
затели легко изменяются при неблагоприятных условиях созревания, уборки, перевозки, нарушении режимов сушки и хранения.
Цвет и характерный блеск, придаваемый хорошо созревшему зерну восковым налетом на поверхности, легко теряются, если влажное зерно долго не сушат, оно начинает самосогреваться и на его
поверхности развиваются микроорганизмы.
Зеленоватые оттенки имеет недозревшее и морозобойное зерно. Запах и вкус здорового зерна специфический у каждой культуры и слабо выраженный, почти пресный. Однако зерно является хорошим сорбентом и легко поглощает любые посторонние запахи. В процессе уборки в зерновую
массу могут попасть семена или вегетативные части пахучих сорняков - полыни, дикого чеснока,
донника и др. Особенно неприятными являются запахи полыни и головни, которые не удаляются
при всех видах переработки. Солодовый привкус и запах имеет зерно самосогреваюшееся; если
при этом на нем развивались плесени, то появляется плесневый запах. Глубоко зашедшие процессы плесневения приводят к образованию затхлого и гнилостного запаха. Нарушение режимов сундуки вызывает образование подгоревшего или дымного запаха.
Развитие в хранящемся зерне амбарных вредителей, особенно клещей, влияет на
вкус и запах зерна. При небольшом их количестве зерновая масса приобретает приятный медовый
запах, дальнейшее размножение и жизнедеятельность клещей приводят к образованию запах тухлых яиц (сероводорода). При чрезмерно длительном хранении зерна постепенно могут появляться
привкусы и запахи, свойственные прогоркающему жиру.
Зерно, имеющее посторонние привкусы и запахи, не удаляющиеся при проветривании, переработке и пищевому использованию не подлежит.
Влажность зерновой массы является одним из главных факторов, определяющих его сохранность. В счетом зерне влага находится в связанном состоянии, имеет низкую активность и не может участвовать в биологических и физико-химических процессах.
Повышение влажности приводит к появлению определенного количества свободной воды, характеризующейся невысокой энергией ее связи с тканями зерна. Она может принимать активное участие в протекающих в зерне физико-химических ферментативных процессах.
Стандарты предусматривают четыре состояния по влажности (в %): сухое - 13 14, средне - сухое - 14,1 - 15,5; влажное - 15,6 - 17 и сырое - свыше 17. На длительное хранение
пригодно только сухое зерно.
Засоренность зерна отрицательно влияет на качество продуктов переработки.
Однако степень снижения их качества для разных фракций примесей различна,
поэтому их принято подразделять на две группы - зерновую и сорную. К зерновой примеси относят такие компоненты зерновой массы, которые позволяют получить из них некоторое количество
продуктов, хотя при меньшем выходе и более низкого качества. К сорной примеси относят включения, оказывающие резко отрицательное влияние на качество продуктов переработки основной
культуры.
Зерновая примесь включает неполноценное зерно основной культуры: сильно недоразвитое щуплое, морозобойное, проросшее, битое (вдоль и поперек, если осталось более половины зерна),
поврежденное вредителями (с незатронутым эндоспермом), потемневшее при самосогревании или
сушке; у пшеницы сюда же относят зерна, поврежденные клопом-черепашкой. У пленчатых культур к зерновой примеси относят обрушенные (освобожденные от цветковой пленки) зерна, так как
они сильно дробятся при переработке основного зерна.
Зерна других культурных растений при оценке могут попадать как в зерновую примесь, так и в
сорную. Руководствуются при этом двумя критериями. Во-первых, размерами зерен примеси. Если примесь резко отличается от основной культуры по крупности и форме, то она будет удалена
при очистке зерна, поэтому такую культуру относят к сорной примеси. Например, просо или горох
в пшенице. Во-вторых, возможностью использования примеси по назначению основной культуры.
Если примесь дает продукт, хотя и несколько худший по качеству, чем основная культура, то ее
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 27 из 204
следует отнести к фракции зерновых примесей. Если же она резко снижает качество продукта переработки, то ее относят к сорной примеси. Например, содержащиеся в зерновой массе пшеницы
рожь и ячмень будут отнесены к зерновой примеси, все остальные культуры - к сорной; у проса зерна всех культурных растений будут отнесены к сорной примеси.
Особо следует обратить внимание на оценку ржи. Присутствие во ржи зерен пшеницы и ячменя не
ухудшает качество ржаной муки, поэтому эти культуры будут отнесены к основному зерну. Сорную примесь подразделяют на несколько фракций, различных по составу. Минеральная примесь пыль, песок, галька, кусочки шлака и т. п. крайне нежелательны, так как они придают хруст муке,
делая ее непригодной к потреблению; органическая примесь - кусочки стеблей, листьев, колосовые чешуи и т. п.; испорченное зерно основной культуры и других культурных растений с полностью выеденным вредителями или потемневшим эндоспермом; семена культурных растений, не
вошедшие в состав зерновой примеси; семена сорных трав, выросших на полях с культурными
растениями.
При оценке зерна семена сорных трав подразделяют на несколько групп: легко отделимые. трудно
отделимые, с неприятным запахом и ядовитые. Легко отделяются от большинства культур семена
василька полевого, костра ржаного, пырея, гречишки развесистой и вьюнковой и др.; трудно отделяются (близкие по размеру и форме к определенным культурным растениям) семена овсюга полевого от овса, пшеницы и ржи, дикой редьки и татарской гречихи от гречихи и пшеницы, щетинника сизого от проса, дикого проса и курмака от риса; к сорнякам с неприятным запахом относят
полынь, донник, дикие лук и чеснок, кориандр и др.
Ядовитые семена сорняков особенно нежелательны в -жерновой массе. К этой группе относятся
куколь, распространенный почти по всей территории страны. В его семенах содержится - ликозид
агроспермин, обладающий - горьким вкусом и наркотическим действием. Горчак (софора лисохвостная) имеет не только ядовитые и горькие семена, ядовито все растение. Ядовитыми являются
семена вязеля, дурмана, триходесмы седой, гелиотропа опущенного, плевела опьяняющего и некоторых других сорных растений. Все ядовитые сорняки выделяют в особую группу сорной примеси
- вредную. К ней относят также ядовитые грибковые заболевания культурных растений - головню
и спорынью, а также животного паразита угрицу. Г о л о в н я поражает большинство злаков. В
зерновой массе она встречается в виде «мешочков» обычно несколько больших размеров и более
округлых, чем нормальные зерна пшеницы. Содержимое головневых мешочков - споры гриба черная масса с неприятным селедочным запахом, а их оболочка - плодовые и семенные оболочки
зерна. Эндосперма и зародыша в этих зернах нет, так как они полностью поглощены грибом. Содержание в зерне головни строго ограничивается, если она обнаружена, то зерно хранится и перерабатывается отдельно.
Спорынья чаще всего поражает рожь, значительно реже другие злаки. В зерновой массе спорынья
встречается в виде склероций (грибницы) -- рожков черно-фиолетового цвета, длиной 5 - 20 мм.
Токсичность спорыньи обусловлена содержанием лизергиновой кислоты и ее производных - эргозина, эрготамина и других, обладающих сильным сосудосуживающим действием. Это свойство
спорыньи используют в медицине для получения препаратов, останавливающих кровотечение.
Угрица - животный паразит, относящийся к классу червей, группе нематод. В зерновой массе
встречается в виде галл, имеющих неправильную форму, короче и шире зерна, бороздки нет, оболочка толстая, поверхность бугорчатая, цвет коричневый. Галла в 4 - 5 раз легче зерна пшеницы.
Внутри галлы находятся до 15 тыс. личинок угрицы, способных сохранять жизнеспособность до
10 лет. Значительная примесь галл ухудшает хлебопекарные качества зерна, придает хлебу неприятные вкус и запах.
Натура - масса единицы объема зерна. В нашей стране единицей объема зерна является литр.
Натура зависит от формы, крупности и плотности зерна, состояния его поверхности, выравненности и степени налива зерновок, их влажности и содержания примесей. Зерно округлое укладывает-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 28 из 204
ся в мерку плотнее, чем удлиненное. У крупного, хорошо налившегося зерна натура бывает более
высокой, чем у мелкого; зерно, имеющее большую плотность, имеет и более высокую натуру.
При гладкой поверхности в мерку укладывается больше зерен, чем при шероховатой.
При повышении влажности зерна натура, как правило, снижается. Примеси, содержащиеся в зерновой массе, искажают ее натуру. Тяжелые (минеральные) примеси и мелкие семена сорняков
увеличивают, а легкие (цветковые пленки и др.) уменьшают ее. Температура, при которой измеряется натура, также оказывает определенное влияние на натуру - у холодного зерна она несколько
выше, чем у теплого. Зерно с большей натурой, как правило, хорошо развито, выполнено, содержит больше эндосперма и меньше оболочек, поэтому дает больший выход муки и крупы. У разных культур показатель натуры имеет разное значение. Так, он колеблется в среднем ( в г/л): у
пшеницы - от 740 до 790, ржи - от 670 до 715, ячменя - от 540 до 610, овса - от 460 до 510.
Зараженность зерна амбарными вредителями наблюдается при неблагоприятных условиях
хранения, в неподготовленных и необеззараженных хранилищах. В зерновой насыпи развиваются
насекомые и клеши. Они не только поедают зерно, но и сильно загрязняют его своими трупами,
линочными шкурками и экскрементами, снижают пищевые достоинства, способствуют повышению влажности, что может вызвать самосогревание, развитие микроорганизмов. Амбарные вредители охотно питаются не только зерном, но и продуктами его переработки - мукой, крупой, пищевыми концентратами, сухарями, некоторые из них могут питаться макаронными изделиями,
сушеными овощами, фруктами и др. Беспозвоночных амбарных вредителей относят к классу насекомых (жуки и бабочки) и паукообразных (клещи).
Показатели, характеризующие количество зерна
основной культуры
Длина
Ширина
Толщина
Пшеница
4,2- -8,6
1,6 -4,0
1,5- -3,8
Рожь
5,0 - 10,0
1,4 - 3,6
1,2 - 3,5
Кукуруза
5,5 - 13,5
5,0 - 11,5
2,5 - 8,0
Ячмень .
7,0 - 14,б
2,0-5,0
1,4 - 4,5
Овес .
8,0 - 16,6
1,4 - 4,0
1,2 - 3,6
Рис
5,0 - 12,0
2,5 - 4,3
1,2 - 2,8
Просо
1,8- - 3,2
1,2 - 3,0
1,0 - 2,2
На практике о крупности судят по результатам просеивания навески зерна на ситах с установленными стандартами размерами продолговатых отверстий. Обычно длина отверстий делается значительно больше длины зерна и сортировка при просеивании проводится по ширине (толщине).
Установлено, что у пшеницы, например, между толщиной зерна и содержанием в нем эндосперма
существует высокая корреляционная зависимость (V =0,99+0,61). Для других культур с толщиной
также связано более высокое содержание эндосперма.
Выравненность (однородность) зерна по крупности связана с его технологическими свойствами.
Выравненное зерно крупное или средней крупности легче перерабатывать (особенно в крупу), при
этом получается более высокий выход и лучшее качество продукции. Выравненность определяют
одновременно с крупностью просеиванием на ситах и выражают в процентах по наибольшему
остатку на одном или на двух смежных ситах. Одновременно определяют содержание мелких зе-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 29 из 204
рен, снижающих выход крупы и муки. Их доля в зерновой массе большинства культур не должна
превышать 5%. При переработке мелкие зерна отделяют и используют на корм скоту. Масса 1000
зерен, рассчитанная на сухое вещество, характеризует крупность зерна. У разных культур масса
1000 зерен колеблется в широких пределах.
Масса 1000 зерен, в г на сухое вещество:
Пределы
Крупное
Мелкое
колебаний
Пшеница.....
12--75
Более 35
35
Менее 25
Рожь .
10 - 45
Более 25
25
Менее 20
Ячмень......
20 - 55
Более 40
40
Менее 30
Гречиха .
15 - 40
Более 23
- 23
Менее 20
Просо .
3 - 8
4,5 6,0
нее 4,5
Среднее
5
-
20
-
30 20
Более 6
Стекловидность зерна характеризует консистенцию, структуру эндосперма, взаиморасположение
его тканей. Стекловидное зерно в поперечном разрезе напоминает поверхность скола стекла, отсюда и его название. При просвечивании оно кажется прозрачным. Мучнистое зерно имеет рыхломучнистую структуру, в разрезе белый цвет и вид мела. В частично стекловидном (полустекловидном) зерне в поперечном срезе видны как стекловидные, так и мучнистые участки, просвечивает оно не полностью.
Структура эндосперма, его стекловидность или мучнистость, зависит от количества, состава,
свойств, размеров, формы и расположения крахмальных гранул; от количества, свойств и распределения белковых веществ; характера и прочности связи между. белками и крахмалом. В стекловидном зерне питательные вещества уложены очень плотно, между ними не остается микропромежутков. В мучнистом эти промежутки есть, они рассеивают свет, обусловливая непрозрачность,
рыхлость эндосперма.
Белки, образующие в клетках эндосперма сплошную среду, в которую вкраплены крахмальные
гранулы, образуют с ними связь различной прочности. Часть белка очень прочно связана с крахмалом и при дроблении клеток от него не отделяется, образуя вокруг гранул своеобразную белковую оболочку. Этот белок носит название прикрепленный. Остальной белок как бы заполняет
промежутки между крахмальными гранулами, при дроблении клеток освобождается, его называют
промежуточным белком. По данным Н. П. Козьминой, в стекловидном зерне прикрепленного белка содержится несколько больше, а промежуточного меньше, поэтому такое зерно при дроблении
раскалывается на более крупные частицы - крупку и почти не дает муки.
Стекловидность обычно связана с характером обмена, веществ, при наливе и созревании зерна.
Высокая температура, недостаток влаги, сжатый период налива и созревания зерна увеличивают
стекловидность. Аналогично влияет избыток азота, а повышенное содержание фосфора уменьшает
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 30 из 204
стекловидность. Стекловидное зерно пшеницы, ржи, ячменя обычно содержит больше белка, чем
мучнистое. У риса эта связь отсутствует.
Стандарты на зерно предусматривают определение стекловидности у пшеницы и риса. При производстве крупы и муки из ячменя и кукурузы желательно иметь стекловидное зерно, дающее продукты лучшего товарного вида. В пивоварении целесообразно использовать мучнистый ячмень, в
котором несколько меньше белка, поэтому пиво более устойчиво к помутнению. У ржи этот показатель не определяют; стекловидность у зерна ржи, как правило, бывает ниже, чем у зерна пшеницы. Однако известно, что стекловидное и полустекловидное зерно ржи лает более высокий выход
сортовой муки. При определении общей стекловидности к числу стекловидных зерен прибавляют
половину полустекловидных и сумму выражают в процентах к общему количеству исследованных
зерен.
Плотность зерна в целом и его анатомических частей имеет важное технологическое значение.
Как правило, хорошо налившееся зерно имеет более высокую плотность, чем недозревшее. Плотность зерна и его частей зависит от их химического состава. Наибольшую плотность имеют крахмал и минеральные вещества, поэтому с увеличением их доли растет плотность зерновки, и,
наоборот, увеличение количества белка (1,34 - 1,37) и липидов (0,89 - 0,99) снижают плотность
зерна. Существенные различия химического состава обусловливают большие колебания плотности зерна (г/см3): пшеницы - 1,33 - 1,53; ржи - 1,26 - 1,42; кукурузы - 1,23 - 1,27; ячменя - 1,23 1,28; овса - 1,11 - 1,15. Анатомические части зерновок сильно различаются не только по химическому составу и структуре, но и по плотности. Так, плотность целого зерна яровой мягкой пшеницы составляет в среднем 1,336, ее эндосперма - 1,471, зародыша - 1,290, оболочек - 1,066. На этих
различиях основана в настоящее время вся технология переработки зерна.
Пленчатость - содержание цветковых пленок у пленчатых злаков и плодовых оболочек у гречихи, выраженное в процентах к массе зерна. Пленчатость сильно колеблется в зависимости от
культуры, ее сорта, района и года выращивания.
Крупное зерно, как правило, имеет меньше пленок и дает больший выход продуктов. Пленчатость
колеблется (в %): у овса - 18 - 46, ячменя - 7,5 - 15, риса - 16 24, проса - 12 - 25, гречихи - 18 - 28.
Дефектные партии зерна иногда поступают в заготовительную сеть и могут
попасть в переработку. Если на почве наблюдаются ранние заморозки и зерно в это время находилось в молочной или начале восковой фазы спелости, то в нем
нарушается синтез высокомолекулярных соединений и изменяются технологические свойства.
Клейковина морозобойного зерна пшеницы отмывается в небольшом количестве, становится темной, малоэластичной, крошащейся. Хлеб получается неэластичным, с липким заминающимся мякишем, с малой пористостью, солодовым или травянистым вкусом. Проросшее на корню или в
валках зерно образуется при дождливой погоде во время уборки; чаще прорастает рожь. В нем повышена активность ферментов, особенно амилаз. Хлеб получается малого объема с неэластичным,
глинистой консистенции, плохо разрыхленным мякишем, со сладковатым, солодовым привкусом.
Зерно, поврежденное клопом-черепашкой, полевым вредителем, нападающим чаще всего на озимую пшеницу, но питающимся и другими злаками. На месте прокола остается темная точка,
окруженная резко очерченным пятном сморщившейся беловатой оболочки, эндосперм в месте
укуса при надавливании крошится. Клоп-черепашка оставляет в зерне очень активные протеолитические ферменты. Сильная пшеница при содержании 3 - 4 % поврежденных зерен переходит в
группу слабой.
Клейковина из зерна, поврежденного клопом-черепашкой, под действием этих ферментов быстро
разжижается. Выпеченный хлеб получается малых объема и пористости, плотным, с поверхностью, покрытой мелкими трещинами, невкусным.
Микотоксикозы - поражение различными грибными заболеваниями при выращивании, уборке,
нарушении режимов хранения зерна. Уже упоминавшиеся ранее спорынья и головня являются
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 31 из 204
примерами таких заболеваний. Грибы рода фузариум повреждают зерно всех культур, чаще настоящих злаков. Заражение происходит в поле, но развитие грибов в хранилище прекращается только
при снижении влажности зерна до 14 %. В зерне, перезимовавшем в поле, часто накапливается
много токсинов этого гриба. Грибы этого рода продуцируют ряд токсинов, в том числе трихотецены и зеараленон, вызывающие тяжелые отравления человека и животных. У человека потребление
хлеба, полученного из муки, содержащей мицелий фузариума, вызывает отравление; похожее на
опьянение: появляются дурнота, головокружение, рвота, сонливость и т. д. При этом ослабляется
функция костного мозга, поэтому резко падает доля лейкоцитов в крови. Затем развивается никротическая ангина. Зерно, пораженное фузариумом, хранят отдельно от продовольственного и фуражного и используют для технических целей.
Микотоксины образуют и другие плесневые грибы, которые могут развиваться на поверхности
зерна и продуктов его переработки при неблагоприятных условиях хранения. Афлатоксины, поражающие печень и обладающие выраженным канцерогенным действием, продуцируются грибами рода аспергиллов (Asp.flavus и Asp.
parasiticus). Охратоксины вырабатывают грибы рода пенициллов. Охратоксины
также поражают печень и обладают коканцерогенным действием. Многие другие плесневые грибы также могут продуцировать токсины. К настоящему времени выделено и изучено свыше 100
микотоксинов; они устойчивы к применяемым при переработке зерна температурам, кислотам или
восстановителям. Поэтому наиболее надежным способом предохранения от них пищевых продуктов является исключение плесневения зерна. Дефектным считается также зерно, поврежденное
самосогреванием и нарушениями режимов сушки.
Стандартизация и оценка качества зерна
Качество зерна - важный и обязательный объект государственного планирования и контроля. В
основе государственной системы управления качеством зерна лежит его стандартизация. Она позволяет систематизировать зерно по определенным качественным группам, создать крупные партии
одного качества, выявить недоброкачественное зерно. Качество зерна и продуктов. его переработки регулируется ГОСТами.
На пути движения от поля до потребителя оценка качества зерна проводится по нескольким стандартам. Государственные закупки проводятся по стандартам на зерно заготовляемое; хлебохранилища передают его на переработку по стандартам на зерно поставляемое целевое (распределяемое,
мукомольное, крупяное, пивоваренное и др.); при использовании на посев оценка производится по
стандарту на зерно семенное; при продаже другим странам пользуются стандартом на зерно,
направляемое на экспорт; оценка зерна производится по стандарту на правила отбора проб и методы испытаний. В стандартах на зерно заготовляемое для всех культур установлена классификация
- деление на типы, подтипы по ботаническим признакам, окраске, районам выращивания и т. п.
Кроме того, установлены базисные (расчетные) и ограничительные кондиции. Указано также, что
у данной культуры считают основным зерном, сорной и зерновой примесями. Базисные кондиции
- нормы качества, которым должно отвечать созревшее зерно. Они установлены по основным показателям качества зерновой массы и для большинства культур находятся в следующих пределах
(в %): влажность - 14 -15, зерновая и сорная примеси - 1 - 3, натура - в зависимости от культуры и
района выращивания. Закупочные цены устанавливаются на зерно базисных кондиций.
Ограничительные кондиции отражают предельно допустимые пониженные (по сравнению с базисными) требования, при которых зерно еще может быть принято с соответствующей корректировкой цены. При отклонении качества зерна в сторону ухудшения от базисных кондиций применяют натуральные и денежные скидки (рефакции), а в сторону улучшения - надбавки (бонификации); за зерно твердой пшеницы и лучших сортов других культур установлены сортовые надбавки,
размер которых колеблется от 10 до 100 % закупочной цены.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 32 из 204
Стандарты на зерно распределяемое (отпускаемое) и целевые устанавливают нормы, которым
должно соответствовать качество зерна, передаваемого элеватором на переработку. Поскольку
каждое зернохранилище перед закладкой на хранение обязано очистить зерно от большей части
содержащихся в нем примесей и подсушить его до сухого состояния, то эти требования бывают
более строгими, чем при заготовках. Кроме того, в целевых стандартах предусмотрены дополнительные показатели, учитывающие требования соответствующей отрасли переработки. Так, у
крупяного зерна нормируются содержание мелких зерен до 5 % и чистого ядра, которое должно
быть не менее (в %): у гречихи - 71, проса - 74, овса - 63. Для ячменя, направляемого на пивоварение, нормируются всхожесть и энергия прорастания и т. д.
Контрольные вопросы:
1. Как изменяется пищевая ценность во время созревания.
2. Как называется 1 стадия зрелости зерна?
3. Как называется 2 стадия зрелости зерна?
4. Как называется 3 стадия зрелости зерна?
5. Как менятся химический состав при созревании зерна.
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ № 5
Изменения качества зерна при хранении
Зерновые хлеба относятся к устойчивому в хранении при надлежащих условиях
сырью. Основное количество зерна хранят на элеваторах - крупных полностью
механизированных зернохранилищах. Емкости для хранения зерна представляют собой вертикально поставленные цилиндры-силосы из железобетона диаметром 6 - 10 м и высотой 15 - 30 м.
Верхняя часть оборудована отверстием для загрузки зерна, нижняя заканчивается конусом с отверстием для его выгрузки. Внутри силосов на расстоянии 1 м друг от друга по высоте смонтированы термопары для определения температуры хранящейся насыпи зерна. Провода термопар выведены на единый пульт, и оператор, наблюдающий за сохранностью продукта, в любой момент
может узнать температуру зерновой массы практически в любой точке силоса. Кроме того, каждый силос оборудован установкой для проведения
активного вентилирования - устройством для продувания воздуха через толщу хранящегося зерна.
Элеватор снабжен лабораторией, которой проводится оценка качества зерна; рабочей башней, где
сосредоточено зерноочистительное и сушильное оборудование, а также установкой для приема и
отпуска зерна.
Поступающее на элеватор зерно после лабораторного анализа объединяют по массе в крупные
партии, соответствующие емкости силоса (от 300 т до 15 тыс. т). При этом не допускается смешивания зерна, относящегося к разным типам и подтипам, так как они обладают разными хлебопекарными свойствами. Нельзя смешивать зерно, имеющее разную влажность и засоренность. От-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 33 из 204
дельно от здорового хранят и обрабатывают зерно, зараженное амбарными вредителями, и дефектное - морозобойное, проросшее, головневое, полынное и др.
Очистка зерновой массы от посторонних примесей производится сразу после поступления его в
зернохранилища. Семена сорняков, вегетативные органы растений имеют более высокую влажность, запах пахучих сорняков частично адсорбируется зерном, и чем дольше они будут находиться в соприкосновении, тем больше зерна может испортиться. Кроме того, экономически нецелесообразно расходовать дополнительную энергию на сушку примесей и занимать объемы хранилищ
их хранением.
Однако полной очистки зерновой массы от примесей на элеваторах не производят, это осуществляют перерабатывающие предприятия.
Сушка зерна - ответственная технологическая операция перед закладкой на хранение. Оптимальные результаты дает сушка зерна теплым сухим воздухом. Однако более экономичной является
сушка воздухом в смеси с топочными газами. В этом случае качество зерна во многом будет зависеть от вида топлива. Не рекомендуется использовать дрова, придающие зерну запах дыма. Каменный уголь, особенно содержащий много серы, при сгорании образует сернистый ангидрид, который частично может поглощаться зерном и ухудшать качество клейковины. Кроме того, в топочных газах, образующихся при сжигании каменного угля, содержится повышенное количество
полициклических ароматических углеводородов, в частности бензпирена, обладающего канцерогенными свойствами. Оптимальными видами топлива, не загрязняющими зерно бензпиреном, являются нефтепродукты и газ. Температура зерна при сушке не должна превышать 45 'С. Перегрев
зерна приводит к ухудшению качества клейковины вплоть до полной ее денатурации. Снижается
также активность ферментов. За один прием сушки из очень влажного зерна нельзя удалять более
чем 3 - 3,5% влаги, поэтому зерно с влажностью более 17,5 - 18 % сушат в несколько приемов. Перерывы между этапами сушки необходимы для перераспределения влаги из внутренних частей
зерновки к поверхности, в противном случае поверхностные слои зерна растрескиваются, что приводит к ухудшению сохраняемости, снижаются выход и качество готовой продукции. После сушки влажность зерна не должна превышать 14 %.
Физические свойства зерновой массы
Сыпучесть и самосортирование относят к физическим свойствам зерна. Зерновая масса состоит из множества отдельных твердых частиц, различных по размеру и плотности, поэтому обладает большой подвижностью - сыпучестью. Наибольшей сыпучестью обладают округлые зерна с
гладкой поверхностью (просо, горох), у зерна продолговатого с шероховатой поверхностью сыпучесть снижается. С сыпучестью связана способность зерновой массы к самосортированию. При
любом перемещении или встряхивании зерновая масса «расслаивается». Тяжелые компоненты минеральная примесь, крупные зерна как бы «тонут», опускаются вниз, а легкие - органический
сор, семена сорняков и щуплые зерна
«всплывают». Это может оказать отрицательное влияние на сохранность, так как обычно семена
сорных трав и щуплое зерно имеют повышенную энергию дыхания, что может привести к порче
зерна при хранении. Способность зерновой массы к самосортированию учитывается при отборе
проб для анализов.
Скважистость - заполненные воздухом промежутки между зернами в насыпи.
Обычно скважистость выражают в процентах к общему объему данной насыпи. Плотность укладки зерновой массы в объеме хранилища и, следовательно, ее скважистость зависят от формы, размеров и состояния поверхности зерен, от количества и характера примесей, от массы и влажности
зерновой насыпи, формы и размеров хранилища. Однородное по крупности зерно, а также зерно с
шероховатой поверхностью имеют скважистость большую, чем зерна разной крупности и округ-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 34 из 204
лой формы. Так, скважистость составляет (в %): ржи и пшеницы - 35 - 45, гречихи и риса (зерна) 50 - 65, овса - 50 - 70.
Запас воздуха в межзерновых пространствах имеет большое значение для сохранения жизнеспособности семян. Большая газопроницаемость зерновых масс позволяет проводить активное вентилирование, регулировать состав газовой среды в межзерновых пространствах, вводить пары ядохимикатов для борьбы с амбарными вредителями. Однако наличие межзерновых пространств и
кислорода в них благоприятствует развитию амбарных вредителей.
Сорбционные свойства зерна также относят к физическим. Зерно всех культур и зерновые
массы в целом обладают сорбционной емкостью, т. е. способностью поглощать газы и пары различных веществ. Эта способность зерна обусловлена его капиллярно-пористой структурой, что
делает активную поверхность зерновки в 200 - 220 раз больше истинной. Кроме того, для биополимеров (белков, слизей, крахмала) характерно отсутствие прочной кристаллической решетки, поэтому молекулы воды и других веществ могут легко внедряться в них, взаимодействуя с активными центрами. В белках этими центрами являются такие функциональные группы, как - NН -, Н2N , - СООН, - СОNН2, - ОН; в углеводах - ОН и - 0 -. При изменении условий окружающей среды
зерно может частично отдавать поглощенные им вещества - десорбировать их. Однако полностью
десорбция не происходит.
Явления сорбции принято подразделять на две группы: сорбция и десорбция различных газов и
паров, кроме воды; гигроскопичность - сорбция и десорбция паров воды.
Способность зерна и продуктов его переработки активно сорбировать газы и пары различных веществ обязывает руководителей заботиться о чистоте транспорта и хранилищ, иначе продукты по
вкусу и запаху могут стать непригодными для пищевых целей. При борьбе с амбарными вредителями можно применять лишь такие пестициды, которые менее вредны для теплокровных и более
полно десорбируются.
Гигроскопичность зерновой массы оказывает наибольшее влияние на стойкость зерна при хранении. Хорошо сохраняет свои исходные свойства только то зерно, в котором вся влага находится в
связанном коллоидами состоянии. Между относительной влажностью воздуха в хранилище и
влажностью зерна через определенное время устанавливается динамическое равновесие. Каждому
значению относительной влажности воздуха и его температуры соответствует определенная равновесная влажность продукта.
Например, при температуре около 20 С и ~= 15 - 20 % равновесная влажность зерна устанавливается около 7 %, а при ~=100 % достигает 33 - 36 %. Оптимальный
интервал влажности воздуха при положительной температуре (10 - 20'С) находится в пределах от
60 до 70 %. В этих условиях равновесная влажность продуктов равна 13 - 14 %.
Влажность продукта, при которой в нем появляется свободная вода, носит название критической.
Для большинства культур критическая влажность лежит в интервале 14,5 - 16 %. Зерно, достигшее
ее, может заплесневеть.
Гигроскопичность зерна и продуктов его переработки зависит от содержания в них белков и высококомолекулярных пентозанов, способных поглощать влаги больше, чем другие вещества.
Теплопроводность и температуропроводность зерна также относят к физическим свойствам.
Тепло в зерновой массе распространяется двумя способами: от зерна к зерну при их соприкосновении - теплопроводность зерна и перемещением воздуха в межзерновых пространствах - конвекция. Зерно имеет теплопроводность, близкую к древесине, т. е. обладает низкой теплопроводностью. Воздух также характеризуется небольшой теплопроводностью. Поэтому суммарный показатель теплопроводности зерновой массы в целом невелик и колеблется в пределах от 0,12 до 0,2 ккал
Скорость нагревания зерновой массы - температуропроводность зависит от
теплопроводности и также невелика. Таким об-, разом, зерновая масса характеризуется большой
тепловой инерцией, изменение температуры зерна в средних слоях насыпи происходит очень медленно. Поэтому зерно в зимние месяцы можно охладить, проведя активное вентилирование насыпи холодным сухим воздухом. Низкая температура его сохраняется в течение большей части лета,
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 35 из 204
в результате чего замедляются биохимические процессы, протекающие в нем, и прекращается
размножение амбарных вредителей. Если же на хранение засыпано теплое зерно, то в нем долго
сохраняются благоприятные условия для: активной жизнедеятельности самого зерна, амбарных
вредителей и микроорганизмов. В весенне-летний период, а также в осенне-зимний наблюдается
большая амплитуда колебаний температуры между отдельными слоями зерновой массы, что может привести к конденсации влаги на отдельных ее участках, увлажнению зерна.
Биохимические процессы, происходящие в зерновой массе
Зерно - живой организм, находящийся в покое и, следовательно, как и в любом живом организме,
в нем совершается постоянный, хотя и медленный, обмен веществ, поддерживающий жизнь зародышевой клетки. Характер и интенсивность физиологических процессов, протекающих в зерновой
массе при хранении, зависят не только от активности ферментативного комплекса зерна, но и от
условий окружающей среды. Основным, важнейшим физиологическим процессом, протекающим
в зерне, является дыхание.
Дыхание обеспечивает энергией клетки семян за счет окисления органических веществ, главным образом сахаров, под действием окислительно-осстановительных ферментов. При достаточном доступе кислорода в зерне преобладает аэробное дыхание, которое можно выразить суммарным уравнением С6Н12О6+6О2
6СО2+6Н2О+674 ккал (2821,9 кДж) на 1 грамм-молекулу (180 г) израсходованной глюкозы.
При недостатке кислорода полного окисления органических веществ не происходит, в зерне идет
процесс анаэробного (интрамолекулярного) дыхания (спиртового брожения), выражаемого суммарным уравнением: С6Н12О6
2С2H5OH+2СО2+ 28,2 ккал (118 кДж) на 1 грамм-молекулу израсходованной глюкозы.
При анаэробном дыхании параллельно со спиртовым брожением частично может идти и молочнокислое, при котором из глюкозы образуется молочная кислота2:
С6Н12О6
2СН3СН (ОН) СООН+ 22,5 ккал (83,5 кДж), что приводит к медленному нарастанию
титруемой кислотности продукта. Анаэробное дыхание зерновой массы нежелательно, так как
накопление этилового спирта и других промежуточных продуктов дыхания может привести к гибели зародыша, т. е. потере всхожести семян.
Вид дыхания зерна можно определить по его дыхательному коэффициенту – отношению объема
выделенного диоксида углерода к объему поглощенного кислорода. При отношении, равном единице, идет аэробное дыхание, если это отношение меньше единицы, то часть кислорода расходуется на другие процессы в зерновой массе; дыхательный коэффициент больше единицы бывает в
том случае, когда наряду с аэробным идет и анаэробное дыхание, и чем больше выделяется углекислого газа и меньше поглощается кислорода, тем больше его доля. Интенсивность дыхания зависит от влажности, температуры и качества зерна.
Сухое зерно имеет невысокую интенсивность дыхания. За год хранения при температуре 10 - 20 'С
1 т сухого зерна (с влажностью до 14 %) теряет за счет дыхания 100 г (0,01 %) массы. У зерна
средней сухости (от 14,1 до 15,5 %) интенсивность дыхания примерно в 1,5 - 2 раза выше, чем у
сухого. Влажное зерно (влажность 15,5 - 17%) разных культур резко увеличивает интенсивность
дыхания (кратное): пшеница - в 4 - 8, овес - в 2 - 5, кукуруза - в 8,5 – 17 по сравнению с зерном
средней сухости. На рис. 3 показана зависимость интенсивности дыхания от влажности зерна проса.
Температура хранения оказывает существенное влияние на интенсивность дыхания.
Зерно, хранящееся при температуре, близкой к 0 'С, дышит с исчезающе малой интенсивностью,
как это видно на рис. 3. По мере повышения температуры интенсивность дыхания возрастает, достигая максимума при 50 - 55'С, после чего начинает резко падать. Падение совпадает с началом
тепловой денатурации белков, инактивации ферментов, т. е. началом гибели зерна. На рис. 4 видно, что при температуре около 0 'С можно хранить определенное время даже, зерно с повышенной
влажностью.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 36 из 204
Качество зерна оказывает существенное влияние на энергию его дыхания. Чем хуже качество зерна, тем труднее его хранить. Следствия дыхания зерна при хранении. Каким бы способом ни дышало зерно, этот процесс вызывает:
потерю сухого вещества (убыль массы) зерна. Расходуемая, при дыхании глюкоза постоянно пополняется за счет ферментативного гидролиза крахмала;
изменение состава воздуха межзерновых пространств за счет выделения диоксида углерода и расходования кислорода, что в конечном итоге может вызвать анаэробное дыхание;
увеличение количества гигроскопической влаги в зерне и повышение относительной влажности
воздуха в межзерновых пространствах. Образующаяся при аэробном дыхании вода остается в зерновой массе и при высокой интенсивности дыхания может существенно увлажнить ее, приводя
тем самым к еще большему увеличению интенсивности дыхания;
образование тепла в зерновой массе особенно при высокой интенсивности
аэробного дыхания мотает быть весьма существенным. Известно, что зерновая
масса обладает низкой теплопроводностью, поэтому образующееся тепло вызывает повышение
температуры и, следовательно, интенсивности дыхания. Два последних названных следствия дыхания являются причинами возникновения самосогревания зерновой массы, приводящего ее к
порче, а иногда и к полной гибели.
Самосогревание - результат высокой интенсивности дыхания зерновой массы, развития в ней плесеней, а иногда и амбарных вредителей. В начальной стадии самосогревания (повышение температуры до 30 'С) зерно приобретает солодовый запах и
сладковатый вкус, свойственные прорастающему зерну. Поверхность зерна сначала обесцвечивается, затем приобретает красноватый оттенок, а эндосперм - сероватый. В нем повышаются доля
моносахаридов, титруемая кислотность и кислотное число жира. Активность ферментов существенно возрастает. Объемный выход хлеба снижается, мякиш получается более темным, чем из
нормального зерна. При переработке пшеницы с солодовым запахом ее смешивают с нормальным
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 37 из 204
зерном. При развитии самосогревания и повышении температуры до 40 - 50 'С и выше поверхность зерна темнеет вплоть до полного почернения, иногда полностью покрывается мицелием
плесеней. Темнеет, а затем чернеет эндосперм. Запах становится плесневым, а потом гнилостнозатхлым, изменяется соответственно и вкус, увеличиваются титруемая кислотность (в болтушке),
кислотное число жира, растет содержание аммиака. Интенсивность дыхания достигает максимума
и начинает падать, снижается всхожесть зерна вплоть до полной ее утраты.
Содержание клейковины в пшенице резко снижается, а ее качество ухудшается. Эти изменения
говорят о распаде в греющемся зерне углеводов, белков и липидов под действием собственных и
плесневых ферментов, а также длительным воздействием повышенных температур. Если самосогревание возникает в поверхностном слое насыпи (до 0,7 м от поверхности), то главной причиной
порчи зерна является его плесневение.
При возникновении самосогревания в глубинных слоях бурное развитие плесеней задерживается
недостатком там кислорода, поэтому основной причиной порчи являются деятельность собственных ферментов и высокая температура. Мука из зерна поверхностных очагов самосогревания дает
хлеб плоский, почти без пор, с очень темным заминающимся мякишем, а из глубинных очагов самосогревания - высоким, с рваными корками. Зерно, подвергшееся самосогреванию больше, чем в
первой стадии, на пищевые (иногда и кормовые) цели не используется.
В период хранения постоянно проводят наблюдения за зерном. Температура хранящейся зерновой массы должна находиться под повседневным контролем. При небольшом повышении температуры (на 1 - 3 С) проводят активное вентилирование сухим холодным воздухом. Если зерно после этого продолжает греться, то его приходится перемещать в резервный силос, пропуская при
этом через зерносушилку и зерноочистительную машину (для охлаждения).
Поверхностный слой зерна не реже одного раза в неделю осматривается для определения присутствия (или отсутствия) признаков появления амбарных вредителей. При их обнаружении принимаются срочные меры по обеззараживанию зерновой массы и предупреждению их перехода в другие силосы.
Изменение пищевой ценности зерна при хранении связано с постепенным, хотя и очень медленно протекающим, старением коллоидов. Начало процесса старения коллоидов практически
совпадает с завершением послеуборочного дозревания зерна.
Известно, что уборка зерна производится в стадии технической спелости, когда влажность его
может достигать 18 - 25 % и синтез питательных веществ еще не завершен. Оно обычно имеет пониженные всхожесть и технологические достоинства. Полная физиологическая зрелость зерна,
при которой наиболее полно выявляются технологические и семенные качества, наступает для
ржи и овса через 15 – 20 дней, пшеницы - 1 - 1,5 мес., ячменя - 6 - 8 мес. после уборки.
Послеуборочное дозревание - комплекс биохимических процессов синтеза высокомолекулярных
органических соединений из низкомолекулярных, накопленных в зерне в ходе фотосинтеза растения и налива зерна. При дозревании заканчиваются процессы образования полисахаридов, белков
и жиров. Уменьшается доля растворимых углеводов и небелкового азота. Белки клейковины
уплотняются, качество ее улучшается. Снижается доля свободных жирных кислот и несколько
возрастает содержание триглицеридов и других липидов. Всхожесть зерна достигает максимума.
Активность ферментов снижается до уровня, характерного для хорошо созревшего зерна.
Послеуборочное дозревание наиболее быстро завершается в сухом зерне (до 14 %) при положительной температуре в хранилище (15 - 20 'С), достаточном доступе кислорода. Более низкая температура или недостаток кислорода растягивают время дозревания, а повышенная влажность зерна
может привести к его плесневению. Необходимо подчеркнуть, что процессы синтеза протекают с
выделением влаги, связанной низкомолекулярными соединениями. Поэтому наблюдение за изменением влажности зерна в первый период хранения имеет особенно большое значение. Завершение послеуборочного дозревания и вступление зерна в состояние покоя фактически являются
началом процесса старения. По данным В. Л. Кретовича, покой представляет собой важное при-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 38 из 204
способительное свойство растений, предохраняющее семена от преждевременного прорастания и
позволяющее им длительное время сохранять жизнеспособность и пищевую ценность. Старение
также идет под действием ферментативного комплекса зерна и при участии кислорода воздуха.
Однако основная направленность его противоположна дозреванию. Все процессы старения коллоидов в зерне протекают значительно медленнее, чем в продуктах его переработки. Поэтому резервное хранение хлебных продуктов во всех странах производится именно в виде сырья, а не муки и крупы. Следует отметить, что даже при самых благоприятных условиях хранения жизненные
процессы в зерне продолжаются (хотя и с малой интенсивностью) и коллоиды, образующие зерно,
постепенно изменяются, стареют, снижают свою пищевую ценность.
Изменение белков наблюдается при хранении зерна. Общее содержание азотистых веществ остается постоянным или незначительно возрастает за счет уменьшения доли углеводов,
расходуемых на дыхание. Однако снижаются растворимость белков и атакуемость их пищеварительными ферментами. Одновременно наблюдаются повышение доли аминного азота и уменьшение содержания белков. Так, за два года хранения при температуре 24 'С пшеницы с влажностью
11 % атакуемость белков снизилась на 8 %, а кукурузы - на 3,6 %. Постепенно изменяется аминокислотный состав белков, снижается доля доступного лизина.
Особенно существенны эти изменения в первые месяцы хранения и при сушке, даже очень осторожной. Изменяется также доля гистидина и аргинина.
Изменение углеводов в сторону уменьшения идет за счет расходования их на дыхание, но соотношение растворимых углеводов и крахмала длительное время остается достаточно постоянным
в результате деятельности амилаз. В дальнейшем наблюдается постепенный рост содержания растворимых углеводов за счет ослабления дыхания.
Изменение липидов также происходит при хранении зерна. Протекают ферментативные процессы в липидном комплексе - расщепляются фосфо- и гликолипиды, глицериды; при этом накапливаются свободные жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты, особенно свободные, под
действием кислорода воздуха и фермента липоксигеназы окисляются. Накапливаются перекиси,
гидроперекиси и другие продукты окисления, которые могут образовывать комплексы с белками
и, углеводами.
Изменение витаминов происходит крайне медленно. Так, убыль тиамина в
сухой пшенице составила за 5 мес. хранения около 12 % его исходного количества.
Высокая температура и влажность ускоряют распад тиамина. Другие витамины группы В также
устойчивы при хранении. Наиболее быстро окисляются каротиноиды, потери которых за год хранения достигают 50 - 70 % исходного количества в зерне.
Снижение доли токоферолов тесно коррелирует с уменьшением содержания ненасыщенных жирных кислот в липидах зерновых культур.
Биохимические изменения веществ, входящих в состав зерна, постепенно приводят к снижению
активности ферментов, всхожести, потере присущего живому организму активного иммунитета и
существенному снижению технологических свойств и пищевых достоинств. Зерно становится более хрупким, легко дробится при - переработке с образованием повышенного количества отходов,
снижаются выход продукции и ее качество. Полученные продукты значительно легче обсеменяются микроорганизмами и быстрее портятся.
Долговечность зерна зависит от его исходного качества и условий хранения. По
данным Л. А. Трисвятского, хлебные злаки сохраняют жизнеспособность (всхожесть) от 5 до 15
лет. Наиболее долговечными являются овес, пшеница и ячмень, быстрее всех теряет всхожесть
просо. Мукомольно-крупяные и пищевые достоинства сохраняются 10 - 12 лет, а кормовые - еще
дольше. Однако столь длительное хранение запасов нецелесообразно, их следует обновлять через
3 – 5 лет.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 39 из 204
Контрольные вопросы:
1. Какие изменения происходят при хранении зерна?
2. Что такое самосогревание зерна?
3. Что такое температуропроводность и теплопроводность зерна?
4. Как изменяются белки при хранении?
5. Как изменяются витамины при хранении.
6. Какие процессы происходят при дыхании?
Список литературы
1. Казаков Е.Д. Кретович В.Л. Биохимия дефектного зерна и пути его
использования.
М.: Наука, 1979.
2. Казаков Е.Д., Кретович В.Л. Биохимия зерна и продуктов его переработки
М.: Колос,1980.
3. Справочник товароведа продовольственных товаров, М., Экономика, 1988.
4. Гришко Е.С., Парфентьева Т.Р. "Товароведение продовольственных
товаров", М., Экономика 1978.
5. Семин О.А. “Стандартизация и управление качеством продовольственных
товаров”, М., Экономика, 1979.
Лекция № 6
Сырье для производства пищевых продуктов
Мука как сырье для пищевых производств
Мука – порошкообразный продукт с различным гранулометрическим составом, получаемый путем измельчения (размола) зерна различных злаковых культур, гречихи и бобовых.
Пшеничную муку получают из зерна различного технологического достоинства. Из зерна твердой
пшеницы изготавливают макаронные крупки двух сортов: высшего – крупка с выходом 30% и 1-го
– полукрупка с выходом 72%. Макаронная крупка должна содержать не менее 30% клейковины и
иметь желтовато-кремовый цвет. Макаронная крупка имеет крупчатую структуру и способна к потемнению в процессе переработки.
Пшеничная хлебопекарная мука подразделяется на следующие сорта: обойная – с выходом 96%,
высший сорт – с выходом 30%,
1-й сорт – с выходом 72% и 2-й сорт – с выходом 85%.
Содержание клейковины в муке и ее качество определяют “силу” муки. Мука по “силе” различается сильная, средняя и слабая. Обычно из сильной и слабой муки получается хлеб недостаточно хорошего качества. Смешивая их в соотношении, которое определяет заводская лаборатория, получают среднюю по силе муку, позволяющую получить хлеб высокого качества. Зерно с дефектами
(проросшее, морозобойное, пораженное вредной черепашкой) дает слабую муку. Цвет муки определяется наличием в ней пигментов, переходящих в муку из зерна. Цвет муки тем темнее, чем
выше ее зольность. При хранении муки происходит ее созревание, одним из признаков которого
является отбеливание. Существенное влияние на хлебопекарные свойства муки оказывает ее
крупность (степень дисперсности), с которой тесно связана водопоглотительная способность.
Ржаная мука подразделяется на следующие сорта: обойная – с выходом 95%, обдирная – с выходом 87% и сеяная – с выходом 65%. Ржаная мука в хлебопекарном отношении существенно отличается от пшеничной. Её белки в условиях теста не образуют связанной клейковины, более того,
они способны неограниченно набухать в воде, переходя в вязкий коллоидный раствор.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 40 из 204
Крахмал ржаной муки клейстеризуется при более низкой температуре, чем пшеничный.
Кроме того, он легче атакуется аминолитическими ферментами, превращаясь в сахара. В ржаной
муке всегда имеется в активном состоянии фермент -амилаза, тогда как в пшеничной муке нормального качества находится только менее активная -амилаза. В ржаной муке содержится 2...3%
слизей – высокомолекулярных пентозанов, поглощающих при набухании воду в количестве, в 80
раз большем своей массы.
Все эти особенности ржаной муки обуславливают и существенные отличия в способах приготовления ржаного и пшеничного теста.
Плоды и овощи как сырье для пищевых производств
Плоды и овощи богаты углеводами, органическими кислотами и их солями, витаминами, минеральными элементами, поэтому они являются важными продуктами питания. Часть плодов и
овощей потребляется непосредственно в пищу после кулинарной обработки или без нее, а другая
часть является сырьем для промышленной переработки.
Так, сахарная свекла является основным сырьем для производства сахара. Картофель – сырье для
получения спирта, крахмала, картофелепродуктов длительного хранения, крахмала, патоки, декстрина; виноград и другие ягоды – сырье для производства вина, безалкогольных напитков и соков;
плоды и овощи – сырье для консервной промышленности и т.д.
Плоды по строению и характеру образования на растении делятся на 4 группы: семечковые, косточковые, ягоды и орехоподобные.
К семечковым плодам относятся яблоки, груши, все цитрусовые; к косточковым – ягоды типа
вишни, черешни, сливы, абрикосов и др.; к ягодным – виноград, земляника, смородина и т.п.; к
орехоподобным – орехи фундук, грецкий, фисташковые, каштан, миндаль и т.п.
Овощи подразделяются на две группы: вегетативную и плодовую. К вегетативной относятся: капуста, салат, лук, пряные растения; клубнекорневые растения (картофель, морковь, свекла и т.п.);
стебельные (спаржа); цветочные (артишоки, цветная капуста). К плодовой группе овощей относятся: тыква, томаты, огурцы, бобовые (зеленый горошек) и др.
Важным показателем качества плодоовощного сырья является массовая доля сухих веществ.
Содержание сухих веществ в фруктах и ягодах в большинстве случаев колеблется от l0 до 20%. В
отдельных ягодах, например в винограде, оно может достигать 25% и выше. Сухими веществами
богаты и овощи, сахарная свекла и картофель, их количество достигает 25%, в моркови – 14%,
зеленом горошке – 20%, кукурузе – более 25%.
Для промышленной переработки используют картофель с высоким содержанием сухих веществ (в
среднем 25%). Не допускается к приемке загнивший, подмороженный и замороженный картофель.
Основной показатель качества сахарной свеклы – содержание сахара. Корни сахарной свеклы содержат в среднем 75% влаги, 25% сухих веществ, в том числе 17% сахара и 7,5% несахаров. Не
допускаются к приемке загнившие, подмороженные корни с почерневшей тканью.
Большая часть сухих веществ плодов и овощей представлена углеводами: крахмалом, сахарозой,
фруктозой и глюкозой, на долю сахаров приходится (в % от массы сырья): в яблоках – l0...15%,
вишне – 8...15%, землянике – 5...8%. Крахмала в картофеле содержится 16...18%. Белков и жиров
в плодах и овощах содержится незначительное количество. Содержание белка не превышает 1% в
плодах и 5% в овощах. Только орехи богаты белками и жирами. Особо важное пищевое значение
имеет содержание в плодах и овощах минеральных солей и витаминов – незаменимых компонентов пищи.
В плодах и овощах большое значение имеет содержание дубильных, вкусовых и ароматических
веществ. Дубильные вещества при хранении выполняют защитные функции (являются антиоксидантами). На вкус плодов и овощей влияют пищевые кислоты (лимонная, яблочная, винная, щаве-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 41 из 204
левая и др.), входящие в их состав. Аромат плодов и овощей обусловлен наличием в них эфирных
масел. Красящие вещества расположены в кожице плодов и реже – в мякоти.
Важное значение в плодах и овощах имеют гликозиды – соединения углеводов со спиртами, кислотами и альдегидами. Гликозиды ядовиты, но в небольших количествах обладают тонизирующими свойствами. Они содержатся в горьком перце, редьке, горчице и т.д.
Вода является важнейшим технологическим компонентом при производстве Для большинства
пищевых продуктов, она обуславливает биохимические и физико-химические изменения свойств
Вода в производстве пищевых продуктов
полуфабрикатов, служит средой и активным участником ферментативных процессов. Для технологических целей используется питьевая вода из городских водопроводов или артезианских колодцев. Она должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-82 “Вода питьевая”. В соответствии
с данным ГОСТом питьевая вода должна быть прозрачной, бесцветной, не иметь посторонних
привкусов и запахов, не содержать патогенных микроорганизмов. Запах и вкус, оцениваемые по
пятибалльной системе при температуре 20°С, должны оцениваться не менее чем в два балла.
Хлорфенольные запахи в воде не допускаются.
В питьевой воде допускается содержание ионов, мг/л: фтора – 1,5; меди – 3,0; цинка – 5,0; активного хлора – 0,5. Общее число бактерий при посеве 1 мл воды на питательную среду после 24часового термостатирования при температуре 37°С не должно быть больше 100 колоний; колититр, т.е. наименьший объем воды, в котором обнаруживается одна бактерия кишечной палочки
коли, должен быть не менее 300 мл; колииндекс, т.е. количество бактерий коли в 1 л воды, не
должен быть больше 3.
Из минеральных веществ в воде содержатся, главным образом, бикарбонаты и сульфаты кальция и
магния. Кроме них в воде могут быть в незначительном количестве хлориды, нитраты, нитриты,
фосфаты и органические соединения.
Большое количество хлора, щелочей, а также малые количества аммиака, азотной, азотистой и
фосфорной кислот и органических веществ указывают на загрязнение воды животными отбросами. Такую воду применять в технологических процессах запрещено. Одной из наиболее важных
технологических характеристик воды является ее жесткость. Жесткость воды определяется наличием в ней солей щелочно-земельных металлов, ионов Ca и Mg. Она выражается в миллиграммэквивалентах. 1 мг-экв. соответствует содержанию в воде 20,04 мг Ca2+ или 12,16 мг Мg2+.
В отдельных производственных процессах требования к качеству воды повышены (при производстве пива, ликероводочных изделий и т.д.). В этих случаях при отсутствии воды необходимого
качества требуется производить ее дополнительную очистку.
Контрольные вопросы:
1. Какие виды зерномучного сырья вам известны ?
2. Какие сорта муки получают из зерна?
3. Какие плоды и овощи вам известны?
4. Как вы можете охарактеризовать плоды и овощи как сырье?
5. Для чего необходима вода?
6. Приведите основные показатели качества воды.
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 42 из 204
5. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ № 7
ХРАНЕНИЕ СЫРЬЯ И ЕГО ПОДГОТОВКА К ПРОИЗВОДСТВУ
Хранение сырья – составное звено технологии производства любого продукта. Задачами хранения
являются:
– сохранение сырья без потерь или с минимальными потерями;
– сохранение или повышение качества сырья.
Практическое осуществление этих задач обеспечивается совокупностью приемов, составляющих суть технологии хранения.
Важнейшие процессы, используемые при подготовке сырья к хранению и в процессе хранения:
– очистка от примесей, сортировка по партиям, затаривание и формирование пакетов, контейнеров, штабелей, кагатов, буртов;
– сушка (например, зерна и семян) или консервирование (например, плодов и овощей);
– создание и автоматическое поддержание оптимальных параметров окружающей среды (например, состав, относительная влажность, температура газовой среды и т.д.);
– защита запасов от проникновения и развития различных вредителей (насекомых, грызунов, птиц
и т.д.);
– подготовка сырья к подаче его в производство.
Биохимические процессы, происходящие в сырье при хранении
Зерна злаков, семена масличных культур, клубни картофеля, корни сахарной свеклы являются живыми организмами. Часть крахмала зерновых злаков и клубней картофеля, клубней сахарной свеклы при хранении подвергается ферментативному гидролизу. При этом крахмал превращается в гексозы
(C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6
Образовавшиеся гексозы окисляются до диоксида углерода и воды
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + энергия (2870 кДж)
Этот процесс называют аэробным дыханием.
При хранении зерновых злаков и корней сахарной свеклы в отсутствии кислорода воздуха происходит анаэробное дыхание (спиртовое брожение)
C6H12O6 = 2CO2 + 2C2H5OH + энергия (234 кДж)
Клубни картофеля в отличие от многих других растений обладают очень слабой способностью
накапливать спирт в анаэробных условиях, поэтому они быстро портятся даже при кратковременном отсутствии кислорода. При этом вместо этилового спирта образуется молочная кислота
(C3H6O3).
Нормальным видом дыхания является аэробное. В результате дыхания растительного сырья происходят потери ценных веществ – углеводов. Эти потери неизбежны, но так как они зависят от интенсивности дыхания, то необходимо стремиться по возможности уменьшить эту интенсивность и
тем самым снизить потери.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 43 из 204
Интенсивность дыхания выражается числом милиграммов диоксида углерода, выделяемого 1 кг
плодов в час. Так, при температуре 3°C для картофеля интенсивность дыхания составляет 2
мг(кгч), свеклы – 5 мг/(кгч). Интенсивность дыхания зерна значительно меньше, так, для ячменя
влажностью 14...15% при температуре 18°С она составляет 0,06 мг/(кгч).
Интенсивность дыхания зависит от многих факторов: вида и сорта растительного организма, степени его зрелости, наличия повреждений, условий внешней среды и состояния покоя. Клубни
картофеля в первые дни после уборки, недозревшие, мелкие, поврежденные или с нарушенным к
весне покоем дышат интенсивнее. При повышении температуры интенсивность дыхания увеличивается.
Наименьшая интенсивность дыхания корней сахарной свеклы находится при температуре 1…3°C,
при температуре около 0°С интенсивность дыхания несколько увеличивается. С повышением
температуры и влажности интенсивность дыхания возрастает.
Зерно наиболее интенсивно дышит при температуре 55°С. Дальнейшее повышение температуры
снижает интенсивность дыхания вследствие снижения активности ферментов. Очень влажное
зерно (влажностью 30% и более) дышит весьма интенсивно, очень сухое (влажностью до 12%) –
дышит слабо, интенсивность дыхания при понижении влажности стремится к нулю. Потери сухих
веществ зерна в сутки составляют 0,05...0,2%.
Влажность зерна, при которой в нем появляется свободная влага и резко повышается интенсивность дыхания, называется критической. Для зерна пшеницы, ржи, ячменя, овса критическая
влажность составляет 14,5...15,5%, для зерна кукурузы и проса – 12,5...14%, для семян подсолнечника – 7...8%, семян сои – 11...12%, семян льна, рыжика, рапса – 8%. На интенсивность дыхания
зерна влияют также доступ воздуха, состояние зрелости, условия уборки и транспортировки урожая.
Отсутствие кислорода в межзерновых пространствах и над зерновой массой сокращает интенсивность дыхания. Однако хранение зерна без доступа воздуха снижает его прорастаемость. Зерно,
предназначенное для производства солода, следует обязательно хранить с доступом воздуха. Без
доступа воздуха можно хранить только зерно и семена, предназначенные для переработки без
проращивания. Недозрелые и поврежденные морозом зерна обладают большей интенсивностью
дыхания, чем нормально вызревшие.
Зерно, подмоченное при уборке или во время транспортировки, даже после высушивания обладает
при хранении большей интенсивностью дыхания, чем неподмоченное такой же влажности. Выполненное и крупное зерно дышит менее интенсивно, чем щуплое, мелкое. Нарушение целостности зерна – повреждение его оболочки, раздробление на части – приводит к повышению интенсивности дыхания. Зерновая масса, содержащая много неполноценных зерен (подмоченных и с
другими дефектами), обладает повышенной интенсивностью дыхания, менее устойчива при хранении и требует весьма тщательного наблюдения. Интенсивное дыхание может привести к ухудшению качества и порче зерна.
Послеуборочное дозревание
Растительное сырье, убранное в стадии технической зрелости, еще не обладает всеми показателями вполне зрелого сырья. Свежеубранное растительное сырье отличается низкой энергией
и способностью к прорастанию. Оно должно пройти послеуборочное дозревание, в результате которого наступают полная физиологическая зрелость и состояние покоя.
Семена и плодовая оболочка свежеубранного зерна непроницаемы для кислорода, растворенного в
воде, что является причиной плохой прорастаемости свежеубранного зерна. При послеуборочном
дозревании оболочка становится проницаемой для кислорода, он получает доступ к зародышу, и
зерно после дозревания хорошо прорастает. Длительность послеуборочного дозревания при благоприятных условиях составляет: для картофеля и свеклы – 1,25...1,5 мес., зерновых злаков –
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 44 из 204
1,5...2 мес. Зерна кукурузы оказываются физиологически зрелыми сразу же после удаления из них
свободной влаги.
После периода послеуборочного дозревания клубни картофеля, корни свеклы, зерновые злаки и
масличные семена находятся в состоянии покоя. Это состояние характеризуется тем, что растения
не прорастают. Для периода покоя необходима низкая температура. Длительность периода покоя
картофеля в значительной степени зависит от сорта. Клубни некоторых сортов картофеля начинают прорастать сразу же после выкапывания их из земли. В то же время известны сорта, обладающие очень длительным периодом покоя. Влажностные условия хранения значительно ускоряют
прорастание клубней картофеля, особенно при температуре 22°С. Корни сахарной свеклы при пониженной температуре при хранении в течение 60 сут не прорастали, при температуре 10°C за
этот же срок прорастало 13,5% корней.
Зерновые злаки при влажности 11...14%, очищенные от примесей, обеззараженные и охлажденные, могут находиться в состоянии покоя несколько лет. Для прорастания зерна требуется значительная влажность. Даже максимально возможная равновесная влажность (30....36%) недостаточна
для прорастания зерна. Прорастание зерна является следствием проникновения в него капельной
влаги. Такая влага может попасть в зерновую массу, если ее подмочить при перевозках, при плохой гидроизоляции хранилищ, а также образуется в ней в результате конденсации паров из воздуха межзерновых пространств. Прорастание растительного сырья приводит к значительным потерям сухих веществ и ухудшает его качество.
Изменение химического состава растительного сырья при хранении
Во время хранения растительного сырья происходит гидролиз части крахмала до поли- и моносахаридов, протопектина и белков, растворимых в воде соединений.
При хранении картофеля содержащийся в нем крахмал подвергается распаду. Образующиеся при
этом сахара частично расходуются в процессе дыхания, а частично участвуют в синтезе крахмала. Распад и синтез крахмала катализируются ферментами. Превращения крахмал  сахара и сахара крахмал при хранении картофеля в значительной степени зависят от температуры. При
понижении температуры от 20 до 0°C скорость распада крахмал  сахара уменьшается на 1/3, а
скорость реакции сахара  крахмал уменьшается в 20 раз. Этим объясняется то, что в условиях
холодного хранения картофель приобретает сладковатый вкус.
В процессе хранения могут происходить как желательные, так и нежелательные химические изменения в сырье. При хранении муки наблюдается ее просветление (при длительном хранении), вызываемое ферментативным окислением кислородом воздуха пигментных веществ – каратиноидов
и ксантофиллов. Осветление муки для производства хлеба желательно, а для производства макарон – нежелательно, так как невозможно получить изделия с желтовато-кремовым оттенком.
При длительном хранении происходит повышение кислотности муки и масличного сырья в результате гидролитического расщепления жиров и накопления жирных кислот, распада фосфорорганических соединений и накопления кислых фосфатов. Кроме того, жирные кислоты, повидимому, сами окисляются кислородом воздуха, вследствие чего образуются перекиси и гидроперекиси, вредные для человека.
При хранении наблюдается существенное укрепление клейковины муки (увеличение ее упругости
и сопротивления деформации, уменьшение растяжимости, а также расплываемости и т.п.). Это
способствует улучшению физических свойств теста – снижению его разжижения, липкости, повышению упругости.
Нежелательным процессом является приобретение мукой горьковатого вкуса при хранении, происходящее в результате ферментативного гидролиза жиров, содержащихся в муке. Интенсивный
процесс прогоркания протекает в летнее время при сравнительно высоких температурах в складах
(25...35°С).
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 45 из 204
Роль микроорганизмов при хранении растительного сырья
На поверхности плодов, семян, зерна находится значительное количество микроорганизмов. В 1 г зерновой массы обнаруживается от нескольких десятков тысяч до сотен тысяч или миллионов различных микроорганизмов. Микрофлора представлена различными бактериями, плесневыми грибами. Количественно преобладают бактерии.
Микрофлору растительного сырья можно разделить на эпифитную и фитопатогенную. Эпифитные микроорганизмы находятся на поверхности сырья и питаются продуктами жизнедеятельности
растений, выделяемыми на поверхность своих тканей. Фитопатогенные микроорганизмы проникают во внутренние части растений и, развиваясь, вызывают заболевания растений, угнетают и
губят их.
На здоровых клубнях картофеля, корнях сахарной свеклы, зерновых злаках находятся эпифитные
микроорганизмы. При нормальных условиях хранения они развиваются незначительно, но на поврежденных плодах – интенсивно. Повышение температуры и влажности сырья усиливает развитие микрофлоры. В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходят потери ценных
веществ сырья и ухудшается его качество.
Самосогревание сырья
Самосогреванием сырья называется повышение его температуры вследствие протекания в
нем физиологических процессов (дыхания плодов, жизнедеятельности микроорганизмов) и низкой
теплопроводности. Возникновению самосогревания и интенсивному его протеканию способствуют семена сорных растений, пыль и другие примеси, зараженность зерна насекомыми и клещами.
Семена сорных растений имеют обычно большую влажность и дышат более интенсивно, что способствует быстрому накоплению теплоты. Содержание микроорганизмов в неочищенной от пыли
и сорняков зерновой массе значительно больше, чем в очищенной. Микроорганизмы являются
также дополнительным источником выделения теплоты.
Жизнедеятельность насекомых и клещей сопровождается выделением теплоты. Кроме того, насекомые и клещи, разрушая покровные ткани зерна, способствуют развитию плесневых грибов и
других микроорганизмов что, в свою очередь, ускоряет процесс самосогревания зерновой массы.
Начальный период самосогревания зерна характеризуется повышением температуры до 24....30°С.
Партии зерна приобретают явно выраженный амбарный запах: в них появляются потемневшие
зерна, а на зернах образуется конденсированная влага. Применяя охлаждение зерна, вентилирование, сушку, можно ликвидировать процесс самосогревания и почти полностью сохранить все показатели качества зерна.
Если процесс самосогревания не остановлен, то в дальнейшем он развивается интенсивно. Температура зерновой массы повышается до 34...38°С. Развитие процесса самосогревания существенно
влияет на качество и свойства зерновой массы: понижается текучесть, зерно отпотевает, появляются посторонние запахи. Происходят значительные потери массы зерна. Дальнейшее развитие
процесса самосогревания приводит к запущенным формам самосогревания. Температура повышается до 50°С и более, резко снижается сыпучесть зерна, происходит его интенсивное потемнение, отдельные зерна оказываются проплесневевшими или прогнившими, от зерна исходит сильный затхлый или гнилостный запах. Процесс самосогревания завершается обугливанием зерна и
полной потерей сыпучести зерновой массы.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 46 из 204
Особенно опасны с точки зрения самосогревания семена масличных культур, так как при окислении жиров выделяется значительно больше теплоты, чем при окислении углеводов. Поэтому процесс самосогревания происходит значительно более стремительно и часто заканчивается пожаром.
РЕЖИМЫ ХРАНЕНИЯ ЗЕРНА
Хранение зерна
Режим хранения – совокупность параметров и условий внешней среды, включающих газовый состав, температуру и относительную влажность воздуха. На практике сложились три способа хранения зерна:
– в сухом состоянии, т.е. при влажности зерна ниже критического значения;
– в охлажденном состоянии;
– без доступа воздуха.
На предприятиях пищевой промышленности зерно хранят или в амбарах (складах), или в
силосных элеваторах.
Амбары – деревянные или кирпичные постройки. Зерно в них хранится насыпью непосредственно
на полу (напольное хранение) или в закромах (закромное хранение). Закром – часть склада, огороженная разборными стенками или досками.
Силосные элеваторы – железобетонные корпуса прямоугольной или круглой формы диаметром
6...9 м, высотой 25...30 м. Элеваторное зернохранилище состоит из силосов и рабочей башни, в которой установлено оборудование для взвешивания, очистки и сортирования зерна. Зерно в силосы
элеватора и из них транспортируется в горизонтальном или наклонном направлении с помощью
ленточных транспортеров, а в вертикальном направлении – с помощью норий (элеваторов).
Кроме указанных складов в последнее время распространение нашли склады шатрового типа и
типовые механизированные склады.
Бунтовые склады, площадки (открытые или под навесом) используются, как правило, для кратковременного хранения семян. Исключение составляют семена хлопчатника, которые благодаря
опушенности выдерживают длительное хранение в бунтах. Площадки для устройства бунтов выполняют из бетона, асфальта или кирпича. По краям бунтов устраивают водосточные канавки, по
сторонам площадок устанавливают щиты, семена укрывают брезентом, края которого выступают
по периметру бунта на расстояние не менее чем 0,5 м.
Хранение в силосах по сравнению с хранением в складах имеет как преимущества, так и недостатки.
Преимущества:
– достижение полной механизации работ с зерновыми массами;
– облегчение проведения всех работ, обеспечивающих сохранность зерновой массы;
– достижение лучшей изоляция зерна от воздействия внешней среды (колебаний температуры,
осадков, грунтовых вод);
– упрощение борьбы с вредителями (насекомыми, клещами, грызунами, птицами);
– для устройства силосов требуется меньшая площадь.
Недостатки:
– в силосах нельзя хранить продолжительное время влажное, сырое зерно, которое легко подвергается слеживанию и самосогреванию;
– в силосах наличие примесей сильнее понижает стойкость зерна при хранении, на нем быстрее
развивается микрофлора, создается большая вероятность самосогревания;
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 47 из 204
– в силосах нельзя хранить зерно, предназначенное для дальнейшего проращивания, из-за высокого слоя зерна в силосах.
Зерно, предназначенное для хранения в силосах, перед подачей на хранение подвергают тщательной очистке, тщательной сушке и калибровке по размерам. Как правило, применяют двукратную
очистку до хранения (до сушки и после сушки) и подвергают третьей очистке перед подачей в
производство.
Зерно может храниться на складах в течение 4...5 лет, а в силосах – 2…3 года.
Высота слоя зерна при хранении зависит от его влажности и времени года, а также от целевого
назначения зерна. Так, зерно, предназначенное для проращивания (например, для производства
солода), с целью сохранения способности к прорастанию хранят при меньшей высоте слоя
насыпи, чем зерно, предназначенное для других видов переработки. При напольном хранении высота насыпи ячменя, предназначенного для производства солода, при его влажности до 14% в
теплое время года составляет 2...3 м, в холодное время года 3...4 м, а при влажности 14...15% соответственно 1 м и 2....3 м. Зерно, не прошедшее послеуборочного дозревания, хранят при пониженной высоте насыпи.
Силосы загружают сухим зерном (влажностью 14%) на 3/4 высоты. Во время хранения зерна
наблюдают за его температурой. Зимой температура зерновой массы равна температуре наружного воздуха или превышает ее на 2…3°С, летом температура зерна не должна превышать 20°С.
Ежедневное повышение температуры на 1...2°С при первоначальной температуре 15°С обычно
указывает на начало самосогревания зерновой массы. Для снижения температуры зерна при хранении на складах его перелопачивают вручную или с помощью зернометов, а при хранении в силосах – перекачкой из одного силоса в другой. Поэтому при заготовке зерна оставляют, по крайней мере, один силос пустым. Рекомендуется при перекачке из силоса в силос зерно пропускать
дополнительно через очистительные машины и, при необходимости, – через сушилки.
При хранении зерна на складах или в силосах рекомендуется применять активное вентилирование. Его сущность заключается в продувании воздухом зерновой массы, находящейся в покое, т.е.
без перемешивания. Воздух подают принудительно вентилятором. Активное вентилирование
позволяет понизить температуру зерна, снизить его влажность, обновить состав воздуха в межзерновых пространствах, что способствует сохранению зерном способности к прорастанию. Продувание воздухом свежеубранного зерна способствует его послеуборочному созреванию. Активное
вентилирование проводят до получения желаемых результатов снижения температуры и влажности зерна.
За рубежом широко применяется хранение зерна при пониженной температуре. Применяются
пассивное охлаждение зерновой массы (естественное охлаждение с наступлением холодов) и активное вентилирование насыпи зерна искусственно охлажденным воздухом.
Первая ступень охлаждения – до 10°С и ниже, а вторая – ниже 0°С. В нашей стране практически во всех климатических зонах для охлаждения зерна можно использовать сезонные и суточные перепады температуры наружного воздуха.
Хранение зерна без доступа кислорода основано на торможении дыхания и жизнедеятельности насекомых, а также аэробных микроорганизмов. Создание бескислородной среды достигается различными путями:
– самоконсервацией, т.е. накоплением диоксида углерода в результате дыхания зерна;
– введением в зерновую массу диоксида углерода или азота, вытесняющего воздух из межзерновых скважин;
– вакуумированием зерновой массы.
Трудность применения этого метода хранения заключается в том, что необходимы склады, обеспечивающие достаточную герметичность от внешней среды.
ВРЕДИТЕЛИ ЗЕРНА
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 48 из 204
При хранении зерно может быть повреждено вредителями: клещами, мышевидными грызунами
(крысами, мышами), птицами (воробьями, голубями). Клещи относятся к классу паукообразных.
Они очень мелкие (длиной 0,3...0,7 мм) и заметить их можно только через лупу с 5...10-кратным
увеличением. В зерновых продуктах встречается несколько видов клещей. Широко распространен
мучной клещ: благоприятная температура для его жизнедеятельности 20...25°С, влажность 14...18
%.
Из насекомых зерно повреждают долгоносики и бабочки. Наиболее опасным является амбарный долгоносик. Его длина вместе с хоботком составляет 3...5 мм. Благоприятная температура для
жизнедеятельности амбарного долгоносика 25....27°С, влажность 14...18%.
Вредители уничтожают зерновые запасы и загрязняют их. Для борьбы с ними применяют предупредительные (профилактические) меры, направленные на ограничение их доступа и создание
условий, неблагоприятных для развития. Истребительные меры заключаются в уничтожении вредителей.
Истребительные меры, направленные на уничтожение насекомых и клещей, называются дезинфекцией, а способы истребления грызунов – дератизацией. Рекомендуется в качестве предупредительной меры проводить дезинфекцию и дератизацию пустых складов перед приемкой зерна. Дезинфекцию и дератизацию химическими методами должны проводить только специализированные
организации.
Хранение картофеля
На спиртовых и крахмалопаточных заводах картофель хранят в буртах – кучах треугольного сечения. Площадку, на которой устраивают бурты, называют буртовым полем, и располагают ее недалеко от завода на сухом, желательно возвышенном месте. Хранить картофель ежегодно на одной и той же площадке не рекомендуется, так как оставшиеся от прошлого года гнилые клубни,
обсыпавшаяся с больных клубней земля, остатки старой соломы после вскрытия буртов являются
источниками заражения картофеля болезнями.
Буртовое поле перед приемкой картофеля перепахивают, укатывают и дезинфицируют известью. Доброкачественный картофель укладывают в бурты шириной 3...4 м, для картофеля пониженного качества ширину буртов принимают до 2 м. Угол естественного откоса картофеля составляет примерно 45°С, поэтому высота бурта равна примерно половине его ширины. Длину бурта
выбирают таким образом, чтобы в нем находилось количество картофеля, необходимое для суточной переработки. В бурты для длительного хранения закладывают здоровый сухой картофель.
Мокрый картофель подсушивают на воздухе. Картофель пониженного качества в первую очередь
направляют на переработку или укладывают в бурты для краткосрочного хранения.
После засыпки картофеля выравнивают склоны буртов и укрывают их у основания слоем соломы
толщиной 40...45 см, по бокам – толщиной 30...35 см. Поверх соломы насыпают слой земли толщиной 10...15 см. Гребень бурта не засыпают землей для создания естественной вентиляции. С целью создания приточно-вытяжной вентиляции на площадке в середине бурта предусматривают
канавку сечением 30 x 25 см, по длине которой устанавливают вытяжные трубы.
Цель укрытия буртов – предохранить картофель от осадков и, кроме того, осенью, когда днем еще
тепло, защитить от нагревания лучами солнца и теплым воздухом, зимой  предохранить от замерзания.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 49 из 204
Хранение сахарной свеклы
Сахарную свеклу хранят в кагатах – длинных кучах трапециидального сечения. Кагаты располагают на кагатном поле, которое к осени вспахивают, боронуют и дезинфицируют известью. Кагаты располагают по длине с севера на юг. Свеклу в кагатах укрывают с боков слоем земли толщиной от 25 до 50 см, а сверху укрывают соломенными матами только днем, ночью для охлаждения
свеклы маты снимают; в прохладную погоду кагаты открывают днем. Зимой кагаты укрывают матами в два слоя.
Свекловичные корни, укладываемые на хранение, должны быть здоровыми и обладать естественным иммунитетом, т.е. способностью оказывать сопротивление развитию микроорганизмов. Поэтому необходимо предохранять корни свеклы от ранений и ушибов, не допускать увядания свеклы и ее подмораживания. Свеклу укладывают в кагаты, тщательно сортируют во избежание внесения очагов инфекции. Отделяют незрелую, подмороженную, загнившую, завядшую, заплесневелую свеклу, которую сразу направляют на переработку, не примешивая ее к здоровой свекле,
укладываемой на длительное хранение.
При хранении свеклы, как и картофеля, наблюдают за ее температурой. Температуру в кагатах
поддерживают в осенний период 5...10°С, зимой – 1...4°С. В известной мере температура в кагатах зависит от температуры наружного воздуха. Если температура в кагатах не превышает среднюю наружную температуру воздуха на 1...3°С, то это свидетельствует о том, что процесс хранения протекает нормально. Повышение температуры в кагате, не связанное с повышением наружной температуры, указывает на порчу свеклы.
Всю порченую свеклу выбирают, направляя ее на немедленную переработку. Нельзя допускать
снижения температуры в кагате ниже нуля, чтобы не подморозить свеклу.
Хранение может вестись в охлажденном и замороженном состоянии.
Хранение плодов и овощей в холодильниках
Некоторые виды сырья (ягоды, томаты, зелень) в свежем состоянии хранятся только несколько
дней, другие же (зимние яблоки и груши, виноград, цитрусовые) – могут храниться в течение нескольких месяцев.
Важнейшим условием хранения в холодильниках сочного сырья является поддержание оптимальной температуры и относительной влажности воздуха. Рекомендуемый температурный режим:
для яблок 0,5…0,5°C; для груш, персиков, абрикосов, вишни, черешни примерно 0°С, для ягод
0...5°С; для мандаринов 0,3......2°С. Оптимальная относительная влажность воздуха для яблок,
груш, винограда  85...90%, для косточковых – 80...85%, для цитрусовых – 78...83%.
Для длительного хранения плоды и овощи могут замораживаться при температуре минус 18°С и
храниться при данной температуре в течение 6 мес и более.
Овощи массового потребления хранятся в овощехранилищах, оснащенных установками для активного вентилирования с автоматическим поддержанием температуры и влажности воздуха.
Большая часть видов плодоовощного сырья содержит небольшое количество сухих веществ,
крахмала и сахаров. Такое сырье хранится при температуре, близкой к температуре замерзания (от
0 до минус 1°С), это: капуста, морковь, лук, яблоки, виноград, косточковые плоды, ягоды и т.д.
Длительность хранения плодоовощного сырья различна и зависит от его лежкости. Хорошей
лежкостью обладают столовые корнеплоды: капуста, яблоки, виноград, некоторые сорта лука. Они
сохраняются в течение 6...7 мес. Пониженной лежкостью обладают свежие томаты, огурцы, косточковые плоды, ягоды, зеленые овощи. Срок их хранения не превышает нескольких недель.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 50 из 204
Наряду с хранением плодоовощного сырья в охлажденном состоянии применяется и хранение в регулируемой газовой среде. В этом случае кислород воздуха частично замещается диоксидом углерода в соотношении 1:1. Обычно охлаждение сырья и увеличение содержания диоксида
углерода в окружающей среде применяется совместно. Срок хранения сочного сырья в присутствии диоксида можно увеличить в 2...3 раза.
Контрольные вопросы:
1. Как происходит хранение зерна?
2. Как происходит хранение картофеля?
3. Как происходит хранение сахарной свеклы?
4. Как происходит хранение плодов и овощей в холодильниках?
5. Какие вредители зерна вам известны?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ № 8
ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПИЩЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ, ИХ РОЛЬ
И ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
1. Факторы, влияющие на скорость химических реакций.
2. Дисперсные и коллоидные системы.
1. Факторы, влияющие на скорость химических реакций
В основе ряда пищевых технологий лежат химические превращения. К ним относят получение
патоки, кристаллической глюкозы путем кислотного гидролиза крахмала, различных жиров способом гидрогенизации и переэтерификации, а также инвертного сахара путем кислотного гидролиза сахарозы. Важная роль отводится этим процессам на отдельных стадиях производства хлеба,
мучных кондитерских изделий, сахара, шоколада, растительных масел, прессованных дрожжей, а также при хранении продуктов.
Скорость химических процессов имеет большое значение. Раздел физической химии, изучающий скорость химических реакций, механизм химического взаимодействия и влияние различных
условий на скорость реакций, называется химической кинетикой.
Скорость химической реакции характеризуется изменением концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. В зависимости от агрегатного состояния взаимодействующих
веществ химические реакции могут быть гомогенными и гетерогенными.
К основным факторам, влияющим на скорость всех реакций, относятся: концентрация реагирующих веществ, температура, наличие катализатора.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 51 из 204
Влияние концентрации. Увеличение концентрации взаимодействующих веществ –один из самых распространенных приемов интенсификации процессов. Согласно закону действия масс скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих
веществ в степени, равной стехиометрическому коэффициенту, стоящему перед формулой вещества в уравнении реакции.
Молекулярность реакции определяется числом молекул, участвующих в элементарном акте
химического взаимодействия. Если для этого требуется одна молекула, то реакции называются
мономолекулярными. При участии двух молекул реакции называют бимолекулярными, трех –
тримолекулярными.
Порядок реакции – это сумма показателей степеней при концентрациях веществ в уравнении
закона действия масс. Скорость реакции первого порядка пропорциональна концентрации в первой степени, скорости реакций второго и третьего порядков пропорциональны концентрациям во
второй и третьей степени.
Для реакции первого порядка константа скорости определяется по формуле
1 x
К2 =
,
τ a(a − x )
где a – начальная концентрация вещества;
x – количество вещества, вступившее в реакцию за данный отрезок времени τ;
(α – x) – концентрация вещества в момент времени τ.
Знание порядка и константы скорости реакции позволяет определить оптимальное время проведения реакции.
Температура – важный фактор, определяющий скорость реакции. С повышением температуры
скорость реакции возрастает, что связано с увеличением константы скорости реакции. Согласно
правилу Вант-Гоффа повышение температуры на 10ºС увеличивает скорость реакции в 2–4 раза.
Характер влияния температуры и концентрации реагирующих веществ на скорость химических реакций можно объяснить теорией активных столкновений. Согласно этой теории химическое взаимодействие между молекулами возможно только при их столкновении, однако к химическим реакциям приводят эффективные столкновения, т. е. в реакцию вступают не все сталкивающиеся молекулы, а только молекулы, обладающие определенной энергией, избыточной по сравнению со средней. Молекулы, обладающие такой энергией,
называются активными. Избыточная энергия молекул называется энергией активации и зависит от
природы вступающих в реакцию веществ.
При повышении температуры количество активных молекул увеличивается, число столкновений между ними возрастает, в результате чего растет скорость реакции. С увеличением концентрации реагирующих веществ общее число столкновений, в том числе эффективных, также возрастает, в результате чего увеличивается скорость реакции.
Влияние катализатора. Катализатор – это вещество, которое резко изменяет скорость реакции.
В присутствии катализаторов реакции ускоряются в тысячи раз, могут протекать при более низких
температурах, что экономически выгодно. Велико значение катализаторов в органическом синтезе
– в процессах окисления, гидрирования, дегидрирования, гидратации и др. Чем активнее катализатор, тем быстрее идут каталитические реакции. Катализаторы могут ускорять одну реакцию, группу реакций или реакции
разных типов, т. е. они обладают индивидуальной или групповой специфичностью, а некоторые из
них пригодны для многих реакций. Например, ионы водорода ускоряют реакции гидролиза белков, крахмала и других соединений, реакции гидратации и т. д.
Катализаторами преимущественно служат металлы в чистом виде (никель, кобальт, железо,
платина) и в виде оксидов или солей (окись ванадия, окись алюминия), соединения железа, маг-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 52 из 204
ния, кальция, меди и т. п. Неорганические катализаторы термостабильны, и реакции с ними протекают при сравнительно высоких температурах.
Присутствие в среде, где протекает реакция, посторонних веществ оказывает на катализатор
различное влияние: одни нейтральны, другие усиливают действие катализатора, третьи ослабляют
или подавляют его. Вещества, отравляющие катализатор, называются каталитическими ядами.
В зависимости от того, находится ли катализатор в той же фазе, что и реагирующие вещества,
говорят о гомогенном или гетерогенном катализе. В гетерогенном катализе реагирующие вещества находятся, как правило, в жидком или газообразном состоянии, а катализатор – в твердом,
при этом реакция протекает на границе двух фаз, т. е. на поверхности твердого катализатора.
Например, каталитическая реакция гидрирования жиров –
трехфазная: катализатор – металлический никель образует твердую фазу, водород – газообразную, а жир – жидкую. Поэтому в данном случае речь идет о гетерогенном катализе.
Основным недостатком гомогенного катализа является трудность выделения катализатора из
конечной смеси (жидкости или газа), в результате чего часть его безвозвратно теряется, а продукт
им загрязняется. Гетерогенный катализ не страдает этим недостатком, что служит одной из важнейших причин его большего распространения в промышленности. Этот вид катализа сопровождается образованием промежуточных соединений.
Большинство каталитических реакций положительно, т. е. в присутствии катализатора их скорость возрастает. Однако встречается отрицательный катализ, когда катализатор замедляет скорость реакции. В данном случае катализатор называют ингибитором. Если ингибитор тормозит
процесс окисления, его называют антиокислителем, или антиоксидантом.
Сущность некоторых химических процессов и их роль. Получение и хранение самых разнообразных пищевых продуктов сопровождаются протеканием химических процессов. Одни из них
связаны с реакциями гидролиза, другие – с окислительно-восстановительными реакциями (меланоидинообразованием, сульфитацией, окислением и др.).
Гидролиз – это реакция разложения сложных веществ (белков, жиров, углеводов) до более
простых под действием кислот и щелочей с присоединением молекулы воды.
Сахароза при нагревании с кислотами гидролизуется, образуя инвертный сахар (смесь равных
количеств глюкозы и фруктозы):
С12Н22011 + Н20 = С6Н1206 + С6Н1206
Характерная особенность сахарозы – исключительная легкость ее гидролиза: скорость процесса примерно в тысячу раз больше, чем скорость гидролиза при этих же условиях таких дисахаридов, как мальтоза или лактоза. Инвертный сироп обладает свойством антикристаллизатора и гигроскопичностью.
Гидролиз сахарозы может играть отрицательную роль, например, в сахарном производстве, так
как при этом увеличиваются потери сахарозы за счет ее разложения. При получении сахара измельченную свеклу обрабатывают горячей водой, получая диффузионный сок, в котором растворены сахароза и другие вещества. Некоторые из этих
соединений придают соку кислую реакцию. Для предотвращения гидролиза сахарозы диффузионный сок на первых стадиях очистки нейтрализуют.
Не менее важная роль принадлежит гидролизу крахмала. При кипячении с кислотами крахмал
превращается в глюкозу. В качестве промежуточных продуктов в большем или меньшем количестве образуются полисахариды разной молекулярной массы – декстрины.
На первых этапах гидролиза появляются декстрины, мало отличающиеся от крахмала по размерам
и свойствам. Они имеют довольно высокую молекулярную массу, в присутствии йода дают синюю или фиолетовую окраску. Это так называемые амилодекстрины. В процессе дальнейшего
гидролиза крахмала молекулярная масса декстринов снижается, образуются эритродекстрины, которые в присутствии йода дают темно-бурое, затем красное окрашивание. Наконец появляются
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 53 из 204
ахро- и мальтодекстрины, которые не изменяют цвета йодной пробы. По мере снижения молекулярной массы декстринов снижается их удельное вращение и уменьшается растворимость в спиртовых растворах. Продукт неполного гидролиза крахмала разбавленными кислотами или ферментами называется патокой. Кроме декстринов в ее состав входят мальтоза и глюкоза. Сырьем для
получения патоки служит картофельный и кукурузный крахмал.
Гидролиз крахмала – процесс каталитический. В качестве катализатора при гидролизе крахмала применяют минеральные кислоты, обычно хлороводородную кислоту.
Меланоидинообразование. Это сложный окислительно-восстановительный процесс, включающий в себя ряд реакций, которые протекают последовательно и параллельно.
В упрощенном виде сущность этого процесса можно свести к следующему. Низкомолекулярные
продукты распада белков (пептиды, аминокислоты), содержащие свободную аминную группу (–
NH2), могут вступать в реакцию с соединениями, в состав которых входит карбонильная группа
=С=О (например, с различными альдегидами и восстанавливающими
сахарами – фруктозой, глюкозой, мальтозой), в результате чего происходит разложение как аминокислоты, так и реагирующего с ней восстанавливающего сахара. При этом из аминокислоты образуются соответствующий альдегид, аммиак и диоксид углерода, а из
сахара – фурфурол и оксиметилфурфурол. Альдегиды обладают определенным запахом, от которого зависит в значительной степени аромат многих пищевых продуктов. Фурфурол и оксиметилфурфурол легко вступают в соединение с аминокислотами и образуют темноокрашенные продукты, называемые меланоидинами. Белки тоже могут вступать во взаимодействие с сахарами, но менее активно, чем аминокислоты, так как содержат меньше свободных аминных групп.
Образование меланоидинов – основная причина потемнения пищевых продуктов в процессе их
изготовления, сушки и хранения. Особенно интенсивно эта реакция протекает при повышенных
температурах во время выпечки хлебобулочных и мучных кондитерских изделий; в процессе уваривания сахарных растворов при производстве сахарного песка;
при сушке солода; при самосогревании зерна; в процессе тепловой обработки вин; при приготовлении присных и помадных масс типа крем-брюле. Реакция меланоидинообразования сопровождается потемнением получаемых продуктов (фруктово-ягодного пюре, соков, повидла, хлеба), которое наблюдается в процессе длительного нагревания этих продуктов при высокой температуре,
а также при их фасовании в горячем виде и хранении
при повышенной температуре.
При производстве ряда пищевых продуктов создают специальные условия для реакции меланоидинообразования (в хлебопечении).
Дегидратация. Одна из реакций, протекающих в процессе меланоидинообразования, связана с
дегидратацией и разложением сахаров при нагревании. В то же время эта реакция может протекать самостоятельно под воздействием высоких температур на сахара (сахарозу, глюкозу, фруктозу), вызывая ряд их превращений. Характер этих превращений
различен и зависит от условий нагревания (степени и продолжительности теплового воздействия),
реакции среды и концентрации сахара. Моносахариды, в частности глюкоза,
при нагревании в кислой или нейтральной среде дегидратируют, т. е. разлагаются с выделением
одной или двух молекул воды и образованием ангидридов глюкозы. Эти соединения, являясь реакционноспособными, могут соединяться друг с другом или с неизмененной молекулой глюкозы и
образовывать так называемые продукты конденсации (реверсии). При длительном тепловом воздействии отщепляется третья молекула воды и
образуется оксиметилфурфурол, который при дальнейшем нагревании может распадаться с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной, левулиновой кислот и окрашенных
соединений. Схема химических изменений сахарозы представлена на рис. 61.
Сахароза
Моносахариды
Ангидриды
Оксиметилфурфурол
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
(смесь глюкозы
и фруктозы)
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 54 из 204
сахаров
Красящие
Продукты конденсации
и гуминовые
(реверсии)
вещества
Муравьиная
и левулиновая
кислоты
Рис. 61. Схема химических изменений сахарозы при тепловом воздействии
Наиболее чувствительной к нагреванию является фруктоза. Аналогичные процессы наблюдаются при нагревании патоки, инвертного сиропа. Продукты разложения сахаров обладают различными свойствами. Оксиметилфурфурол, красящие и гуминовые вещества повышают цветность и
гигроскопичность продуктов и оказывают отрицательное воздействие при производстве сахара и
карамели. Ангидриды и продукты конденсации способны задерживать кристаллизацию сахарозы
из карамельной массы и не оказывают влияния на оскопичность и цветность готового продукта.
Сульфитация. При производстве ряда пищевых продуктов реакция меланоидинообразования
нежелательна (например, при получении сахара-песка). Существуют и другие причины. К примеру, при переработке овощей и плодов потемнение происходит за счет протекания биохимических
процессов и образования меланинов. С образованием меланинов
связано потемнение очищенных яблок и картофеля при непродолжительном хранении их на воздухе. Для предотвращения потемнения пищевых продуктов их сульфитируют, т. е. обрабатывают
диоксидом серы или его производными, чаще всего H2SO3. Диоксид серы как химический агент
вызывает обесцвечивание многих растительных красящих пигментов и может быть использован
для улучшения внешнего вида готового продукта.
Сульфитации подвергают диффузионный сок при его очистке в сахарном производстве, овощи
и плоды при их переработке. Кратковременная, в течение нескольких минут, обработка картофеля,
абрикосов, яблок перед сушкой позволяет улучшить внешний вид готового продукта, предотвратить его потемнение. Диоксид серы, сернистая кислота и ее соли являются в этом случае антисептиками, вызывая глубокие изменения в клетках микроорганизмов, особенно молочнокислых и уксусно-кислых бактерий.
Сернистая кислота оказывает влияние на растительную ткань ульфированных продуктов. Под
ее влиянием происходит коагуляция протоплазмы клеток, нарушается тургор
и сок частично
выходит в межклеточное пространство, в результате чего ткань плода размягчается. Являясь сильным восстановителем, сернистая кислота препятствует окислению химических веществ плодов.
Блокируя ферменты, катализирующие необратимое окисление витамина C, сернистая кислота способствует его сохранению. Вступая в соединение с красящими веществами, сернистая кислота вызывает сильное обесцвечивание продукта.
Все плоды и ягоды, имеющие красную, синюю и другую окраску (вишня, слива, малина, черная
смородина и т. п.), после сульфитации теряют свой первоначальный цвет.
Окисление. Жиры при длительном хранении приобретают неприятные вкус и запах –
прогоркают, что связано как с химическими превращениями их под действием света и кислорода
воздуха, так и с действием некоторых ферментов. Однако наиболее распространенный тип прогоркания жиров – это прогоркание, обусловленное окислением ненасыщенных жирных кислот
кислородом воздуха. При этом кислород присоединяется по месту
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 55 из 204
двойных связей, образуя пероксиды:
O–O
││
R – C = C – R1 + O2 → R – C – C – R1
││
││
HH
HH
В результате дальнейшего разложения перекисей жирных кислот образуются альдегиды, придающие жиру неприятные запах и вкус.
При отсутствии кислорода воздуха данного процесса не происходит, поэтому при хранении в
вакууме жир не прогоркает. В то же время присутствие антиоксидантов в жирах и жиросодержащих продуктах снижает скорость их окисления. Наиболее активными естественными антиокислителями являются токоферолы (витамин Е).
2. Дисперсные и коллоидные системы
Важная роль в пищевой технологии принадлежит дисперсным и коллоидным системам и их
свойствам.
Дисперсные системы гетерогенны и состоят из двух фаз. Одна из них – сплошная –называется
дисперсионной средой. Другая – раздробленная и распределенная в первой –называется дисперсной фазой.
Дисперсными системами являются большинство продуктов питания, сырье и полуфабрикаты
(хлеб, мука, шоколад, сыры, творог, сухое молоко, соки, шампанское, пиво,конфеты и т. п.).
Все дисперсные системы классифицируют по степени дисперсности. Дисперсные системы с
частицами, размер которых превышает 10–3 см, относятся к грубодисперсным системам. Эти частицы при распределении в жидкости или газе, где они постепенно оседают или всплывают,
наблюдаются визуально. Системы с частицами, размер которых лежит в пределах 10–5–10–3 см
(0,1–10 мкм), называются микрогетерогенными. Частицы таких систем видны только в микроскоп.
В газовой или жидкой среде они также оседают или всплывают. Гетерогенные системы с частицами размером 1–100 нм относят к ультрамикрогетерогенным. Такие системы называют коллоидными. Частицы в них настолько малы, что вещество, из которого они состоят, почти целиком
находится в коллоидном состоянии.
Коллоидные системы вследствие большой удельной поверхности обладают значительной поверхностной энергией, что обусловливает неустойчивость системы – она всегда стремится к самопроизвольному уменьшению межфазной поверхности, т. е. к снижению дисперсности. Способность коллоидных систем увеличивать размеры частиц путем их агрегации называется агрегативной неустойчивостью.
Дисперсные системы классифицируют не только по размерам частиц, но и по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Сочетание трех агрегатных
состояний
(твердое, жидкое и газообразное) дает 9 типов дисперсных систем (табл. 23).
Условно их обозначают дробью, числитель которой указывает на агрегатное состояние дисперсной фазы, а знаменатель – дисперсионной среды. Например, обозначение Г/Ж показывает, что система состоит из газообразной дисперсной фазы и жидкой дисперсионной
среды (газообразное вещество в жидкости).
Таблица 23
Дисперсионная
среда
Классификация дисперсных систем
Дисперсная фаза
Условное обозначение
Название системы и примеры
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 56 из 204
системы
Твердая
Твердая
т/т
Жидкая
-
ж/т
Газообразная
-
г/т
-
т/ж
Жидкая
-
ж/ж
Газообразная
Газообразная
г/ж
Твердая
-
т/г
Жидкая
-
ж/г
Твердая
кая
Жид-
Твердые гетерогенные системы:
шоколад, кри сталлический ирис
Капиллярные системы (жидкость
в пористых телах): мармелад, бисквитное тесто
Пористые тела, твердые пены: пастила, зефир, пористый шоколад
Суспензии и лиозоли: взвеси, пасты, какао тертое,
помадные массы
Эмульсии: кремы, молоко, масло,
сметана
Газовые эмульсии и пены: шампанское, пиво
Аэрозоли (пыли, дымы), порошки:
мучная, сахар
ная пыль, какао-порошок, крахмал
Аэрозоли: туманы, в том числе и
промышленные,
распыленные для высушивания
соки, молоко
Газообразная
–
г/г
Коллоидная система не образуется
Коллоидные системы. Коллоидное состояние характеризуется размерами частиц (10 –10–5 см),
гетерогенностью и многокомпонентностью.
Дисперсные системы с частицами коллоидных размеров принято называть золями (лат. solutio
– раствор). Системы с газовой дисперсионной средой называют аэрозолями, системы с жидкой
дисперсионной средой – лиозолями (греч. lios – жидкость). В зависимости от природы жидкости
лиозоли называют гидрозолями (вода), органозолями (органическая среда) или более конкретно –
алкозолями (спирты), этерозолями (эфиры) и т. д.
По размеру частиц золи занимают промежуточное положение между истинными растворами и
грубодисперсными системами – порошками, суспензиями и эмульсиями. Коллоидные системы образуются двумя путями: конденсацией – соединением атомов ионов или молекул в более крупные
частицы коллоидных размеров; диспергированием – дроблением крупных частиц грубодисперсных систем до коллоидной дисперсности. При этом необходимыми условиями образования коллоидных систем являются нерастворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде, достижение частицами дисперсной фазы коллоидной дисперсности, наличие стабилизатора, сообщающего коллоидной системе агрегативную устойчивость.
Стабилизаторами могут быть вещества, специально вводимые в дисперсионную среду (например, поверхностно-активные вещества или продукты взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой). Стабилизаторы создают вокруг коллоидных частиц адсорбционный защитный
слой, препятствующий их агрегатированию.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 57 из 204
В производстве различных пищевых продуктов диспергирование и конденсация занимают одно из ведущих мест. Это обусловлено особенностями вещества в дисперсном состоянии, обеспечивающими удобства фасования, транспортирования, дозирования, а также способствующими
увеличению скоростей химических и биохимических реакций, процессов растворения, сорбции,
экстракции и других процессов.
Диспергирование используют при дроблении и измельчении зерна в муку, какао-бобов в какао
тертое и какао-порошок, сахара в сахарную пудру, в консервной промышленности при гомогенизации плодово-ягодных пюре и т. п.
Конденсация возникает в ректификационных аппаратах при получении спирта, кристаллизации сахара, выпаривании растворов, оклейке вин и т. д.
Коллоидные системы обладают молекулярно-кинетическими свойствами, обусловленными самопроизвольным движением частиц. Это такие свойства, как диффузия, осмотическое давление и
распределение частиц по высоте.
Причиной диффузии (самопроизвольного выравнивания концентраций) частиц в коллоидных
системах является броуновское движение, которое, в свою очередь, является следствием теплового движения молекул дисперсионной среды. Скорость диффузии обратно пропорциональна размеру диффундирующих частиц, поэтому в коллоидных системах, частицы которых имеют размеры
порядка 10–7–10–5 см, т. е. в которых значительно больше молекул обычных низкомолекулярных
веществ, скорость диффузии невелика. На коллоидные частицы, распределенные в дисперсионной
среде, действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и сила диффузии. Под
действием силы тяжести частицы стремятся осесть на дно – седиментировать (лат. sedimentum –
осадок). Однако силы диффузии стремятся распределить частицы равномерно по всему объему
системы.
Таким образом, дисперсные системы способны сохранять определенное распределение частиц по
объему. Эта способность называется седиментационной, или кинетической, устойчивостью. Грубодисперсные системы кинетически неустойчивы, их частицы велики и поэтому под действием
силы тяжести оседают на дно. Молекулярные системы (газы, растворы) обладают очень высокой
кинетической устойчивостью. Кинетическая устойчивость коллоидных систем зависит от размеров их частиц. Чем меньше размер частиц, тем более кинетически устойчива коллоидная система.
Микрогетерогенные системы. К микрогетерогенным системам с размером частиц 10–5–10–3
см относят суспензии (Т/Ж), эмульсии (Ж/Ж), пены (Г/Ж), аэрозоли (Т/Г и Ж/Г) и порошки (Т/Г).
Как правило, эти системы непрозрачны, частицы гетерогенных систем быстро оседают. Эти системы широко распространены в природе и имеют большое значение в пищевой промышленности.
Суспензии представляют собой дисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой
дисперсионной средой. К ним относятся фруктовые и овощные пасты, помадные конфетные массы, какао тертое и др.
Эмульсии – это дисперсные системы, состоящие из жидкой дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды. Обязательное условие образования эмульсии – нерастворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде. Обычно эмульсии получают методом механического диспергирования. Для этого используют различные мешалки, смесители, гомогенизаторы, коллоидные мельницы и ультразвук. Практически одной из жидкостей всегда является вода, а другой –
какая-либо неполярная не растворимая в воде жидкость (например, масло). Эмульсии – неустойчивые системы. Их неустойчивость проявляется в самопроизвольном слиянии капелек дисперсной
фазы – коалесценции, что приводит к разрушению эмульсии и разделению ее на два слоя. Устойчивость эмульсиям может придать только третий компонент – стабилизатор, или эмульгатор.
Природа эмульгатора определяет не только устойчивость, но и тип эмульсии. Эмульгаторы,
растворимые в воде, способствуют образованию прямых эмульсий (М/В); эмульгаторы, растворимые в неполярных жидкостях, дают обратные эмульсии (В/М).
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 58 из 204
К представителям эмульсий относится ряд важнейших жиросодержащих продуктов: молоко,
сливки, сливочное масло, сметана и майонез.
Аэрозоли и порошки – это дисперсные системы, дисперсионной средой которых является газ
(воздух), а дисперсной фазой могут быть твердые частицы или капельки жидкости.
Обычно аэрозоли классифицируются по агрегатному состоянию дисперсной фазы. Аэрозоль с
жидкой дисперсной фазой называют туманом, с твердой – дымом и пылью. Аэрозоли с твердой
дисперсной фазой, размеры частиц которой больше, чем у дымов, называют обычно пылью. Это
деление достаточно условно. Размеры частиц аэрозолей лежат в пределах 10–5–10–2 см. Аэрозоли
имеют большое практическое значение в ряде отраслей пищевой промышленности. К типичным аэрозолям относятся водяной туман, топочный дым, мучная
и сахарная пыль.
Пены – это высококонцентрированные дисперсные системы, в которых дисперсионная среда –
жидкость, а дисперсная фаза – газ. Пузырьки газа в пенах имеют большие размеры, форму многогранников и отделены друг от друга очень тонкими слоями дисперсионной среды. Для получения
пен применяют диспергационные методы: интенсивное встряхивание или перемешивание жидкости.
Устойчивую пену можно получить только в присутствии стабилизатора – пенообразователя. К
типичным пенообразователям водных пен относятся спирты, мыла, белки. Пенообразование имеет
важное практическое значение. В частности, многие продукты, такие как хлеб и ряд кондитерских
изделий, имеют структуру пены, что определяет их вкусовые свойства и пищевую ценность.
Молекулярные коллоиды. Вещества, имеющие молекулярную массу от 10 000 до нескольких
миллионов, называются высокомолекулярными соединениями (ВМС). Размеры макромолекул
этих соединений в вытянутом состоянии могут достигать 1000 нм и более, т. е. они соизмеримы с
размерами частиц ультрамикрогетерогенных (коллоидных) дисперсных систем. Вследствие большой молекулярной массы и гибкости цепей макромолекул ВМС и их растворы обладают специфическими свойствами: способностью образовывать волокна и пленки, эластичностью, набухаемостью, структурообразованием.
К важнейшим природным полимерам относятся белки и полисахариды. Белки являются основой всех живых организмов. Они составляют существенную часть живой клетки и обеспечивают
ее жизнедеятельность. Полисахариды представляют собой соединения, состоящие из многих сотен
и даже тысяч моносахаридных звеньев. К наиболее важным полисахаридам относятся крахмал,
целлюлоза, пектин и др.
Растворы ВМС по своим свойствам аналогичны коллоидным системам. Так же, как и у коллоидных растворов, у них сравнительно невелика скорость диффузии, небольшое осмотическое давление, они не проходят через полунепроницаемые мембраны.
В отличие от золей растворы ВМС образуются самопроизвольно и не нуждаются в стабилизаторе. Растворению ВМС предшествует его набухание. Ограниченно-набухший полимер называется студнем. У неограниченного набухания отсутствует предел набухания. С течением времени полимер поглощает все большее количество жидкости и набухание переходит в растворение.
Ведущая роль в образовании теста принадлежит белкам. Так, белки пшеничной муки способны
набухать в холодной воде и удерживать воду в таком количестве, которое в 2–2,5 раза больше своей массы. При замешивании теста из пшеничной муки белки при достаточном количестве воды
легко и сравнительно быстро (через 3–5 мин) образуют тончайшие нити и пленки, связывающие и
склеивающие между собой зерна увлажненного крахмала. Благодаря этому пшеничное тесто приобретает упруговязкопластичные свойства, какими не обладает тесто из других злаков.
Биохимические основы технологии пищевых производств. Биохимические процессы протекают при участии ферментов и имеют большое практическое значение, так как лежат в основе технологий получения хлеба и хлебобулочных изделий, вина, пива, чая, аминокислот, органических
кислот, витаминов и антибиотиков. Эти процессы играют важную роль при хранении пищевого
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 59 из 204
сырья и готовой продукции (зерна, плодов, овощей, жира, жиросодержащих продуктов и др.). Зная
характер протекания биохимических процессов в пищевом сырье, можно установить особенности
процесса, определить дефекты данной партии сырья, наметить наиболее правильный режим технологического процесса.
Факторы, влияющие на скорость биохимических процессов. Скорость биохимических процессов зависит от природы субстрата и его атакуемости, податливости действию фермента, которая
зависит от структуры субстрата. Например, атакуемость амилазами крахмала, полученного из зерна различных культур или из разных частей одного и того же зерна, различна. Она увеличивается
с уменьшением размера крахмальных зерен, т. е. с увеличением их относительной поверхности, а
также при механическом воздействии на структуру зерен крахмала (например, при длительном
помоле зерна).
Атакуемость белка протеиназами зависит от строения белковой молекулы: чем плотнее и
прочнее структура белка, тем ниже его атакуемость ферментами.
Скорость биохимических процессов зависит от концентраций самого фермента и реагирующих
веществ. При избытке субстрата скорость реакции определяется концентрацией фермента: чем она
выше, тем быстрее идут реакции.
Наибольшее влияние на активность ферментов и скорость биохимических процессов оказывают температура и реакция среды. С повышением температуры активность ферментов возрастает,
достигает максимума, а затем снижается. Оптимальной для действия фермента является та температура, при которой его активность наибольшая. Температурный оптимум для растительных ферментов составляет около 40–50ºС.
Каждый фермент проявляет свое действие в узких пределах значений рН. В определенной зоне
активность фермента наибольшая – эта зона называется оптимальной зоной рН.
Оптимальное значение рН для действия ферментов зависит в основном от субстрата. Например, при действии папаина на желатин оптимальное значение рН 5,0, а при действии на денатурированный яичный альбумин рН 7,5.
Скорость биохимических процессов может быть увеличена в присутствии активаторов. Многие ферменты активизируются под действием соединений восстанавливающего характера, в частности веществами, которые содержат сульфгидрильные группы: цистеином, глютатионом. Ингибиторы ферментов подавляют их активность. Действие ингибиторов основано на блокировании
сульфгидрильных связей фермента и превращении их в дисульфидные группы.
По строению все ферменты можно разделить на две группы: однокомпонентные ферменты,
состоящие только из белка, обладающего каталитическими свойствами; ферменты, состоящие из
белковой части (апофермента) и связанного с ней органического вещества небелковой природы,
называемого простетической группой.
Ферменты и ферментные препараты. Биохимические процессы, протекающие при производстве пищевых продуктов и их хранении, связаны с действием собственных ферментов сырья, ферментов, вырабатываемых микроорганизмами и используемых в виде ферментных препаратов
(ФП).
Ферменты находятся в сырье в свободном и связанном виде. При прорастании зерна активность ферментов повышается, так как они полностью или частично становятся свободными. Каждый микроорганизм содержит комплекс разнообразных ферментов, многие из которых аналогичны ферментам растений и животных.
Источником получения биомассы микроорганизмов, используемой для выделения данного
фермента, являются культуры плесневых грибов, бактерий, дрожжей и актиномицетов.
Ферментные препараты (ФП) отличаются от ферментов тем, что помимо активного белка содержат балластные вещества. Подавляющее количество препаратов являются комплексными, содержащими, помимо основного, еще значительное количество сопутствующих ферментов, хотя
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 60 из 204
существуют ФП, в состав которых входит какой-либо один фермент. В комплексном препарате
один фермент может преобладать и иметь наибольшую активность.
Роль ферментов в дыхании растительного сырья. Большую роль во взаимосвязи растительного
сырья с окружающей средой играет дыхание, под которым понимают окислительновосстановительные процессы, регулируемые ферментами. Различают аэробное дыхание, происходящее в присутствии кислорода воздуха, и анаэробное (интрамолекулярное), не требующее кислорода.
В растительном сырье всегда происходят анаэробные процессы, однако отрицательное влияние
их сказывается лишь в том случае, если они преобладают. Чтобы ослабить анаэробное дыхание,
сырье хранят при доступе воздуха.
Интенсивность дыхания зависит прежде всего от температуры и влажности сырья. Снижение
этих параметров уменьшает интенсивность дыхания и увеличивает срок хранения сырья. Сухое
сырье, например зерно, отличается высокой лежкостью, т. е. способностью долго храниться (4–5
лет) без видимых признаков порчи. Сочное сырье (плоды, овощи) обладает меньшей лежкостью.
Основной способ продления периода покоя этого сырья
заключается в хранении его в охлажденном состоянии. Одновременно активность дыхания сочного сырья можно снизить путем частичной замены кислорода воздуха инертными газами (СО2, N2
и др.).
Роль оксидоредуктаз при производстве и хранении пищевых продуктов. Большое практическое
значение из класса оксидоредуктаз имеет фермент полифенолоксидаза, который действует в присутствии кислорода воздуха на монофенолы, о-дифенолы, полифенолы, дубильные вещества с образованием темноокрашенных соединений – меланинов.
В состав этого фермента входит медь. Если каким-либо способом связать медь, то фермент полностью теряет свою активность.
Полифенолоксидазу используют при производстве чая. При переработке зеленые листья подсушиваются и скручиваются в трубочку. В процессе последней операции происходит механическое разрушение значительной части клеток, что обеспечивает хороший контакт дубильных веществ чайного листа (субстрата) с ферментом. Затем скрученный лист выдерживают определенное
время при соответствующей температуре и высокой относительной влажности воздуха, т. е. создают условия для ферментации, при которой происходят окисление дубильных веществ полифенолоксидазой и образование темноокрашенных соединений, придающих цвет чаю.
Процессы ферментации, связанные с окислением дубильных веществ ферментами, протекают
также при обработке какао-бобов.
Большое значение имеет этот фермент при производстве ржаного хлеба. При выпечке последнего происходит ферментативный процесс образования меланинов за счет действия полифенолоксидазы муки на свободный тирозин.
В ряде производств эта биохимическая реакция может играть отрицательную роль, например
при использовании пшеничной муки, способной к потемнению при получении Хлеба и макаронных изделий. Действием полифенолоксидазы объясняется потемнение на воздухе срезов картофеля, яблок, что ухудшает цвет продуктов их переработки (хрустящего картофеля, сухофруктов и
др.).
Существуют различные способы предотвращения нежелательного потемнения изделий. Один
из них заключается в химической обработке продукта перед сушкой – сульфитации, другие – в
термической обработке картофеля, плодов и овощей перед сушкой. Чаще всего этого достигают
путем бланширования: продукт на несколько секунд погружают в кипяток или обрабатывают паром. Фермент при этом разрушается и в процессе сушки уже не действует, а продукт получается
светлым.
Аскорбинатоксидаза окисляет аскорбиновую кислоту в дегидроаскорбиновую. Действие этого
фермента нежелательно при сушке различных пищевых продуктов, в частности яблок, картофеля,
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 61 из 204
овощей, так как образующаяся дегидроаскорбиновая кислота легко подвергается распаду. В результате этого снижается содержание витамина C в продукте, что сказывается на его пищевой
ценности. Для инактивации фермента применяют сульфитацию или бланширование продуктов.
Липоксигеназа в присутствии кислорода воздуха окисляет ненасыщенные жирные кислоты, в
основном линолевую и линоленовую, превращая их в пероксиды. Последние являются сильными
окислителями: они действуют на насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, каротиноиды,
витамин A, аскорбиновую кислоту и аминокислоты. В результате образуются альдегиды и кетоны,
которые придают изделиям неприятный запах и вкус.
Велика роль этого фермента при хранении различных продуктов переработки зерна. На первых
стадиях хранения липоксигеназа оказывает на качество пшеничной муки благоприятное действие.
Свежесмолотая мука для производства хлеба не используется. Такая мука дает мажущееся, липкое, расплывающееся тесто, которое связывает при замесе пониженное количество воды. Хлеб получается плотный, с плохой пористостью, с коркой, покрытой трещинами. При отлежке мука созревает. За счет окисления каротиноидов она становится светлее. В результате начального действия липоксигеназы и образования пероксидных соединений происходит укрепление структурномеханических свойств клейковины – и качество хлеба улучшается. В этом процессе важная роль
также принадлежит ферменту липазе.
Однако при длительном хранении мука прогоркает за счет образования в итоге большого количества альдегидов и кетонов. Этот же процесс наблюдается при прогоркании крупы.
Роль гидролаз при производстве и хранении пищевых продуктов. К числу важнейших гидролаз
относится липаза, гидролизующая распад жира с образованием глицерина и свободных жирных
кислот. Действие липазы имеет большое значение при хранении муки и крупы, содержащих
большое количество жира (например, овсяной). В целом зерне липаза и липоксигеназа неактивны.
В продуктах переработки зерна их активность увеличивается, особенно если зерно или муку хранят при повышенной температуре и высокой относительной влажности воздуха. При этом вначале
возрастает кислотность продукта. Для предотвращения прогоркания муки и крупы необходимо
инактивировать оба фермента. Для этого зерно перед помолом обрабатывают паром.
Наибольшее значение из амилолитических ферментов имеют α-, β-амилазы и глюкоамилаза.
Фермент α-амилаза расщепляет крахмал с образованием низкомолекулярных декстринов и незначительного количества мальтозы. При действии β-амилазы на крахмал в основном образуются
мальтоза и небольшое количество высокомолекулярных декстринов. Полное расщепление крахмала до мальтозы возможно при одновременном действии α- и βамилаз. Глюкоамилаза гидролизует крахмал с образованием преимущественно глюкозы и небольшого количества декстринов.
Амилазы имеют большое значение при оценке хлебопекарных свойств пшеничной муки, а
именно при оценке ее газо- и сахарообразующей способности. Источниками α-амилазы являются
солод (проросшее зерно) и ферментные препараты.
Реакция гидролиза крахмала ферментами является основной в ряде пищевых технологий. При
получении жидких дрожжей в состав питательной среды для размножения дрожжевых клеток
должны входить сахара. Они образуются за счет добавления в заваренную муку светлого солода,
при этом клейстеризованный крахмал быстро гидролизуется амилазами солода до мальтозы.
В спиртовой промышленности источником сахара, который сбраживается в дальнейшем
дрожжами до спирта и диоксида углерода, обычно является крахмал зерна или картофеля. Сырье
предварительно тонко измельчают, в результате чего улучшаются условия гидролиза его составных частей, в том числе частично целлюлозы, гемицеллюлоз и пентозанов клеточных стенок. При
разваривании крахмалсодержащего сырья крахмал клейстеризуется и переходит в коллоидный
раствор. Затем проводят его возможно более полное осахаривание солодом или ферментными
препаратами плесневых грибов, которые содержат глюкоамилазу или смесь этого фермента и αамилазы. Замена солода ферментными препаратами позволяет экономить солод, увеличивает вы-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 62 из 204
ход спирта, снижает его себестоимость и значительно интенсифицирует процесс осахаривания. В
пивоваренной промышленности основным сырьем является богатый ферментами ячменный солод.
Протеолитические ферменты (протеиназы и пептидазы) катализируют расщепление пептидной
связи белков и полипептидов. Под действием этих ферментов белок превращается в пептоны и полипептиды, а конечным продуктом реакции являются аминокислоты.
Применение протеолитических ферментов позволяет гидролизовать белки, пептоны и полипептиды сырья до аминокислот, являющихся ценным азотистым питанием для дрожжей, что
улучшает технологический процесс, особенно в пивоварении, виноделии и получении спирта.
Пектолитические ферменты гидролизуют пектиновые вещества. Процесс гидролиза пектиновых веществ имеет большое значение для переработки плодов, ягод и овощей. Пектиновые вещества, являясь гидрофильными коллоидами, повышают водоудерживающую способность растительной ткани и тем самым препятствуют полному отделению сока, задерживают выделение
взвешенных частиц в соке, сусле, вине, что приводит к образованию устойчивой неоседающей мути, придает соку высокую вязкость и затрудняет его осветление и фильтрование. Обработка плодов и ягод пектолитическими ферментами ведет к значительному расщеплению пектиновых веществ, прежде всего пектина, что увеличивает и ускоряет сокоотдачу, снижает вязкость сока, облегчает процесс его фильтрования и осветления.
Пектолитические ферменты применяют также в качестве дополнительного компонента при
кормлении сельскохозяйственных животных и птиц, особенно если в кормах присутствует свекловичный жом, что резко повышает их усвояемость.
Роль микроорганизмов в технологии пищевых продуктов. Микробиологические процессы широко применяют в различных отраслях народного хозяйства. В их основе лежит использование в
промышленности биологических систем и процессов, ими вызываемых. В основе многих производств лежат реакции обмена веществ, происходящие при росте и размножении некоторых микроорганизмов.
В настоящее время с помощью микроорганизмов производят кормовые белки, ферменты, витамины, аминокислоты и антибиотики, органические кислоты, липиды, гормоны, препараты для
сельского хозяйства и т. д.
В пищевой промышленности микроорганизмы используются при получении ряда продуктов.
Так, алкогольные напитки: вино, пиво, коньяк, спирт – и другие продукты получают при помощи
дрожжей. В х лебопекарной промышленности используют дрожжи и бактерии, в молочной промышленности – молочно-кислые бактерии и т. д.
Среди многообразия вызываемых микроорганизмами процессов одним из существенных является брожение, т. е. превращение углеводов и некоторых других органических соединений в новые
вещества под воздействием ферментов, продуцируемых микроорганизмами. Известны различные
виды брожения (спиртовое, молочно-кислое, уксусно-кислое и др.). Многие виды брожения: спиртовое, молочно-кислое, ацетонобутиловое, уксусно-кислое, лимонно-кислое и другие, вызываемые
различными микроорганизмами, – используют в промышленности. Например, в производстве
этилового спирта, хлеба, пива, вина применяют дрожжи, в производстве лимонной кислоты –
плесневые грибы, в производстве уксусной и молочной кислот, ацетона – бактерии. Основная цель
указанных производств – превращение субстрата (питательной среды) под действием ферментов
микроорганизмов в необходимые продукты. К основным группам микроорганизмов, используемых в отраслях пищевой промышленности, относятся бактерии, дрожжевые и плесневые грибы.
Бактерии. Культурные молочно-кислые бактерии используют при получении молочной кислоты, в хлебопечении, иногда в спиртовом производстве. Они превращают сахар в молочную кислоту. В производстве ржаного хлеба важная роль принадлежит молочно-кислым бактериям. В спиртовой промышленности молочно-кислое брожение может применяться для подкисления дрожжевого сусла.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 63 из 204
Уксуснокислые бактерии используют для получения уксуса (раствора уксусной кислоты), так
как они способны окислять этиловый спирт в уксусную кислоту.
Дрожжи широко применяются в качестве возбудителей брожения при получении спирта и пива, в виноделии, в производстве хлебного кваса, а также в хлебопечении для разрыхления теста.
Для пищевых производств имеют значение дрожжи – сахаромицеты, которые образуют споры, и
несовершенные дрожжи – несахаромицеты (дрожжеподобные грибы), не образующие спор.
Различают дрожжи верхового и низового брожения. В каждой из этих групп имеется несколько
отдельных рас.
Дрожжи верхового брожения в стадии интенсивного брожения выделяются на поверхности
сбраживаемой среды в виде довольно толстого слоя пены и остаются в таком состоянии до окончания брожения. Затем они оседают, но не дают плотного осадка.
Из культурных дрожжей к дрожжам низового брожения относится большинство винных и пивных
дрожжей, а к дрожжам верхового брожения – спиртовые, хлебопекарные и некоторые расы пивных дрожжей.
Дрожжи обладают способностью сбраживать весьма высокие концентрации сахара –до 60%.
Они выносят также высокие концентрации спирта.
В спиртовом производстве применяют верховые дрожжи вида S. cerevisiae, которые обладают
наибольшей энергией брожения, образуют максимум спирта и сбраживают моно- и дисахариды, а
также часть декстринов.
В хлебопекарных дрожжах ценят быстроразмножающиеся расы, обладающие хорошей подъемной силой и стойкостью при хранении. Подъемная сила определяется как особенностями рас
дрожжей, так и способом ведения производства.
В пивоварении используют дрожжи низового брожения, приспособленные к сравнительно
низким температурам. Пивные дрожжи должны быть микробиологически чистыми, а также обладать способностью к хлопьеобразованию, быстро оседать на дно бродильного аппарата и давать
прозрачный напиток с определенными вкусом и ароматом.
Зигомицеты играют большую роль в качестве продуцентов ферментов. Грибы рода Aspergillus
продуцируют амилолитические, протеолитические, пектолитические и другие ферменты, которые
используют в производстве спирта вместо солода для осахаривания крахмала, в пивоваренном
производстве при частичной замене солода несоложенным зерном и т. д.
Типы энергетического обмена у микроорганизмов. Для развития, роста и размножения микроорганизмов необходима энергия. Микроорганизмы, добывающие энергию только за счет окисления кислородом, называют облигатными аэробами. Но есть микроорганизмы, которые получают
энергию без участия кислорода воздуха, а за счет сопряженного
окисления – восстановления неорганических и органических соединений, находящихся в субстрате. Такие микроорганизмы называют облигатными анаэробами. Кислород подавляет их развитие.
Существуют также промежуточные формы микроорганизмов: факультативные аэробы и анаэробы.
Микроорганизмы, обладающие лабильным обменом веществ, т. е. живущие за счет окисления
кислородом воздуха и сопряженных окислительно-восстановительных реакций без участия кислорода воздуха, называют факультативными аэробами. При недостатке кислорода они могут переходить на анаэробный способ существования.
Микроорганизмы, которые могут жить как при доступе воздуха, так и без него, называют факультативными анаэробами. Они живут за счет сопряженного окисления- восстановления различных соединений, без вовлечения кислорода. Кислород для них не ядовит или слабо ядовит. Известны факультативные анаэробы (например, дрожжи), способные в зависимости от условий развития переключаться с анаэробного на аэробный тип получения энергии.
Анаэробные микроорганизмы, к которым принадлежат многие бактерии и некоторые дрожжи,
получают энергию для жизнедеятельности в процессе брожения.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 64 из 204
Факторы, регулирующие обмен веществ микроорганизмов. Один из важных факторов – питательная среда. Микроорганизмам требуется целый ряд необходимых элементов питания (углерод,
азот, фосфор, макро- и микроэлементы, биологически активные вещества и др.). Источниками углерода для гетеротрофных микроорганизмов могут быть углеводы (моно- и полисахариды), спирты, кислоты и др.
Для микробиологических процессов большое значение имеет реакция среды (рН). Для каждой
культуры микроорганизмов есть свои пределы оптимума, максимума и минимума рН. Так, ацидофильным микроорганизмам (некоторые плесени, дрожжи, бактерии) необходимы рН 1,5–4,5,
нейтрофильным – рН 6,5–8,0 и базофильным – рН 8,5–9,5. Но большинство микроорганизмов
лучше всего развиваются в нейтральной среде при рН 7,0.
Большое значение в жизнедеятельности микроорганизмов имеет кислород. Для аэробных микроорганизмов он жизненно необходим, а для анаэробных является ядом. Только для факультативно-анаэробных микроорганизмов, например дрожжей, это не имеет существенного значения.
Потребление кислорода зависит от концентрации клеток. Чем она выше, тем больше требуется
кислорода. Режим аэрации должен обеспечивать скорость растворения кислорода, которая полностью соответствовала бы расходу.
Очень велико значение температуры для роста и развития микроорганизмов. Большинство используемых в промышленности микроорганизмов являются по отношению к температуре мезофилами – их развитие происходит при температуре 25–37ºС. Психрофильные микроорганизмы растут в интервале температур от 0 до 15ºС, а термофильные – в интервале температур от 55 до 75ºС.
Нормальное функционирование клетки, т. е. обмен веществ, рост и размножение, может происходить только тогда, когда в ней содержится достаточное количество воды и клетки погружены
в водную среду с растворенными в ней питательными веществами. При уменьшении содержания
воды снижается интенсивность биохимических реакций, а следовательно, и интенсивность жизненных процессов.
Производственная инфекция и дезинфекция. В пищевой промышленности микроорганизмы
играют двоякую роль. С одной стороны, это культурные микроорганизмы, которые специально
выращивают для нужд данного производства, используя особенности их биохимической деятельности и другие свойства. С другой стороны, в пищевые производства попадает инфекция, т. е. посторонние (дикие) микроорганизмы, которые распространены в природе (на ягодах, плодах, в воздухе, воде, почве и т. д.) и попадают из окружающей среды в производство.
Это либо не опасные для здоровья человека сапрофиты, являющиеся, однако, вредителями
производства (в результате их жизнедеятельности нарушается технологический процесс, возрастают потери сырья, снижаются выход и качество готовой продукции), либо патогенные микроорганизмы, которые могут нанести вред здоровью человека и стать причиной тяжелых инфекционных заболеваний.
Источники инфекции могут быть как внешними (воздух, вода, сырье), так и внутризаводскими.
К внутризаводским относятся воздух производственных помещений, технологическое оборудование, тара, в которых задерживаются остатки производственных жидкостей, являющихся питательной средой для микроорганизмов, а также руки, одежда и обувь обслуживающего персонала.
Для соблюдения на пищевых предприятиях правильного санитарно-гигиенического режима
эффективным способом уничтожения и подавления развития посторонних микроорганизмов является дезинфекция.
Дезинфекцией (обеззараживанием) называется уничтожение вредителей данного производства,
которые вызывают порчу сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также патогенных микроорганизмов – возбудителей пищевых инфекций и пищевых отравлений. Ярким примером вредного влияния микроорганизмов могут служить картофельная болезнь и плесневение хлеба. Картофельная, или тягучая, болезнь хлеба выражается в резких изменениях его качества. Мякиш тянется
слизистыми, тонкими нитями, появляются сильные, специфические, неприятные запах и вкус, вы-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 65 из 204
зываемые деятельностью споровых микроорганизмов, относящихся к виду Bacillus sublilis, широко распространенных в природе. Эти микроорганизмы всегда встречаются в том или ином количестве в зерне и муке.
Плесневение хлеба происходит при неправильном режиме хранения: повышенной температуре
(25–30ºС) и относительной влажности воздуха выше 70% в хранилищах, а также при повышенном
содержании воды в хлебе и его слишком плотной укладке.
Чаще всего плесневение вызывается мицелиальными грибами Aspergillus, Pinicillium, Rhizopus
и др. Так как в процессе выпечки хлеба грибы и их споры полностью погибают, то плесневение
хлеба вызывается попаданием плесневых грибов и их спор на уже выпеченный хлеб. Особая опасность плесневения хлеба заключается в возможном образовании и накоплении афлатоксинов (микотоксинов), вырабатываемых плесневыми грибами. Для предотвращения плесневения хлеба, выпускаемого в незавернутом виде, необходимо соблюдение максимальной чистоты в производственных помещениях.
Контрольные вопросы
1. Какие факторы и как влияют на скорость химических реакций?
2. При получении каких пищевых продуктов происходит кислотный гидролиз сахарозы и какое
воздействие он может оказывать на качество готового продукта?
3. В чем заключается кислотный гидролиз крахмала и получение каких продуктов связано с
этой химической реакцией?
4. Что такое дисперсная система?
5. Как классифицируются дисперсные системы?
6. Дайте определение коллоидной системы. Каковы особенности коллоидного состояния?
7. Какие основные методы получения коллоидных систем вы знаете?
8. Какие системы относят к микрогетерогенным?
9. Что такое набухание и какие стадии в нем различают?
10. В чем заключается сущность процессов образования мучного теста?
11. Какие системы называются студнями?
12. Какие факторы влияют на структурообразование?
13. Какие факторы влияют на скорость биохимических процессов?
14. Что такое ферментные препараты и где они применяются?
15. Kaкую роль оказывают ферменты в дыхании растительного сырья?
16. Какую роль играют оксидоредуктазы при производстве и хранении пищевых продуктов?
17. Какова роль амилолитических и протеолитических ферментов при производстве и хранении пищевых продуктов?
18. Какие типы энергетического обмена веществ существуют у микроорганизмов?
19. Какие физические и химические факторы оказывают воздействие на микроорганизмы?
20. Какие фазы наблюдаются в развитии микроорганизмов?
21. Что такое производственная инфекция и какие существуют меры борьбы с ней?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 66 из 204
ЛЕКЦИЯ № 9
КЛАССИФИКАЦИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
ИЗ сырья РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Существует многообразие продуктов, производимых на предприятиях пищевых отраслей промышленности, соответственно существует многообразие пищевых производств, направленных на
превращение растительного сырья в нужные человеку пищевые продукты или полуфабрикаты, из
которых будут произведены пищевые продукты.
Для упрощения изучения многообразия производственных процессов их можно разбить на 4 группы:
– бродильные производства (производства пищевой биотехнологии), в которых при проведении
основных технологических процессов используются микроорганизмы, например, производство
хлебопекарных дрожжей, хлеба, спирта, пива, виноградного вина, слабоалкогольных продуктов,
лимонной и молочной кислот и т.д. Отличительной особенностью этой группы производств является то, что микроорганизмы, ассимилируя углеводы из их водных растворов и кислород, обеспечивают себя веществами для дыхания, энергией синтеза материалов для строения клеток при их
размножении, синтеза целевого продукта. При этом дыхание может происходить как с участием
кислорода воздуха – аэробное дыхание, так и без участия кислорода воздуха – анаэробное дыхание;
– физико-химические производства, в которых используются физические способы извлечения продукта из сырья и химические
методы их дальнейшей переработки, например, производство
сахара, растительных масел, крахмала, некоторых кондитерских изделий и т.д.;
– механико-теплофизические производства, в основе которых лежат механические и теплофизические процессы, например, смешение, разделение, сепарирование, измельчение, обработка давлением (выпрессовывание, вальцевание, штамповка и др.), тепловое кондиционирование, выпечка,
сушка, обжарка, стерилизация и т.д. К этой группе относится обширная группа пищевых производств: мукомольно-крупяное, макаронное, кондитерское и др.;
– химические производства, в основе технологических процессов которых находятся химические
реакции, например, получение патоки и пищевой глюкозы путем гидролиза крахмала с применением неорганических и биологических катализаторов, производство саломасов (твердых жиров) из
жидких растительных масел с применением каталитического гидрирования (насыщения водородом двойных и тройных связей атомов углерода в молекулах жирных кислот), получение синтетического этилового спирта путем гидратации природного газа этилена и т.п.
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ
Сущность многих технологических процессов, расчет их параметров и применяемого оборудования студенты изучают в курсе “Процессы и аппараты пищевых производств”, поэтому не будем
останавливаться на них, подробнее рассмотрим только биотехнологические процессы, происходящие в пищевых производствах.
Так как в биотехнологических процессах основной продукт
получают с использованием микроорганизмов, то представляется интересным рассмотреть их строение. В качестве микроорга-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 67 из 204
низмов  продуцентов в пищевых производствах чаще всего используют дрожжи, реже – микроскопические грибы и бактерии.
ДРОЖЖИ
Границы группы очерчены нечётко: многие грибы, способные вегетативно размножаться в
одноклеточной форме и идентифицируемые поэтому как дрожжи, на других стадиях жизненного
цикла образуют развитый мицелий, а в ряде случаев и макроскопические плодовые тела. До появления методов молекулярного анализа такие грибы выделяли в особую группу дрожжеподобных,
но сейчас их все обычно рассматривают вместе с дрожжами. Исследования 18S рРНК показали
близкое родство с типичными дрожжами видов, способных к росту только в виде мицелия.
Размеры дрожжевых клеток обычно составляют 3—7 мкм в диаметре. Есть данные, что некоторые
виды способны вырастать до 40 мкм.
Дрожжи имеют большое практическое значение, особенно пекарские или пивные дрожжи
(Saccharomyces cerevisiae). Некоторые виды являются факультативными и условными патогенами.
К настоящему времени полностью расшифрован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae (они
стали первыми эукариотами, чей геном был полностью секвенирован) и Schizosaccharomyces
pombe.
Русское слово «дрожжи» восходит к праславянскому *droždži, производному от звукоподражательного глагола *drozgati «давить, месить»[. Английское слово «yeast» (дрожжи) происходит от
староанглийского «gist», «gyst», что означает «пена, кипеть, выделять газ». Дрожжи, вероятно, одни из наиболее древних «домашних организмов». Тысячи лет люди использовали их для ферментации и выпечки. Археологи нашли среди руин древнеегипетских городов жернова и пекарни, а
также изображение пекарей и пивоваров. Предполагается, что пиво египтяне начали варить за
6000 лет до н. э., а к 1200 году до н. э. овладели технологией выпечки дрожжевого хлеба наряду с
выпечкой пресного[. Для начала сбраживания нового субстрата люди использовали остатки старого. В результате в различных хозяйствах столетиями происходила селекция дрожжей и сформировались новые физиологические расы, не встречающиеся в природе, многие из которых даже изначально были описаны как отдельные виды. Они являются такими же продуктами человеческой деятельности, как сорта культурных растений. [
Луи Пастер — учёный, установивший роль дрожжей в спиртовом брожении
В 1680 году голландский натуралист Антони ван Левенгук впервые увидел дрожжи в оптический
микроскоп, однако не распознал в них из-за отсутствия движения живых организмов. И лишь в
1857 году французский микробиолог Луи Пастер в работе «Mémoire sur la fermentation
alcoholique» доказал, что спиртовое брожение — не просто химическая реакция, как считалось ранее, а биологический процесс, производимый дрожжами.
В 1881 году Эмиль Христиан Хансен, работник лаборатории датской компании Carlsberg, выделил
чистую культуру дрожжей, а в 1883 году впервые использовал её для получения пива вместо нестабильных заквасок[. В конце XIX века при его участии создаётся первая классификация
дрожжей, в начале XX века появляются определители и коллекции дрожжевых культур. Во второй
половине века наука о дрожжах (зимология) помимо практических вопросов начинает уделять
внимание экологии дрожжей в природе, цитологии, генетике.
До середины XX века учёные наблюдали только половой цикл аскомицетных дрожжей и рассматривали их всех как обособленную таксономическую группу сумчатых грибов. Японскому микологу Исао Банно в 1969 году удалось индуцировать половой цикл размножения у Rhodotorula
glutinis, которая является базидиомицетом. Современные молекулярно-биологические исследования показали, что дрожжи сформировались независимо среди аскомицетных и базидиомицетных
грибов и представляют собой не единый таксон, а скорее жизненную форму.
24 апреля 1996 года года было объявлено, что Saccharomyces cerevisiae стал первым эукариотическим организмом, чей геном (12 млн пар оснований) был полностью секвенирован. Секвенирова-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 68 из 204
ние заняло 7 лет, и в нём принимали участие более 100 лабораторий. Следующим дрожжевым организмом и шестым эукариотом с полностью расшифрованным геномом в 2002 году стал
Schizosaccharomyces pombe с 13,8 млн пар оснований.
Аскомицетные и базидиомицетные дрожжи
Различить дрожжи, принадлежащие к разным отделам грибов можно как по характеристикам их
жизненного цикла, так и без его наблюдения по признакам аффинитета. К ним относится: синтез
каротиноидов (встречается только у базидиомицетных дрожжей), тип убихинонов (с 5—7 изопреноидными остатками у аскомицетных и с 8—10 у базидиомицетных, хотя есть исключения), тип
почкования (см. раздел Жизненный цикл), содержание ГЦ пар в ДНК (26—48 % у аскомицетных,
44—70 % у базидиомицетных), наличие уреазы (характерна за несколькими исключениями только
базидиомицетным) и др.
Аскомицеты
 Saccharomycotina
 Taphrinomycotina
o Schizosaccharomycetes
Базидиомицеты
 Urediniomycetes
o Sporidiales
Особенности метаболизма
Дрожжи являются хемоорганогетеротрофами и используют органические соединения как для получения энергии, так и в качестве источника углерода. Им необходим кислород для дыхания, однако при его отсутствии многие виды способны получать энергию за счёт брожения с выделением
спиртов (факультативные анаэробы). В отличие от бактерий, среди дрожжей нет облигатных анаэробов, гибнущих при наличии кислорода в среде. При пропускании воздуха через сбраживаемый
субстрат дрожжи прекращают брожение и начинают дышать (поскольку этот процесс эффективнее), потребляя кислород и выделяя углекислый газ. Это ускоряет рост дрожжевых клеток
(эффект Пастера). Однако даже при доступе кислорода в случае высокого содержания глюкозы в
среде дрожжи начинают её сбраживать (эффект Кребтри).
Дрожжи достаточно требовательны к условиям питания. В анаэробных условиях дрожжи могут
использовать в качестве источника энергии только углеводы, причём в основном гексозы и построенные из них олигосахариды. Некоторые виды (Pichia stipitis, Pachysolen tannophilus, Phaffia
rhodozyma) усваивают и пентозы, например, ксилозу.[ Schwanniomyces occidentalis и
Saccharomycopsis fibuliger способны сбраживать крахмал, Kluyveromyces fragilis — инулин. В
аэробных условиях круг усваиваемых субстратов шире: помимо углеводов также жиры, углеводороды, ароматические и одноуглеродные соединения, спирты, органические кислоты. Гораздо
больше видов способно использовать пентозы в аэробных условиях. Тем не менее, сложные соединения (лигнин, целлюлоза) для большинства дрожжей (за исключением некоторых видов рода
Trichosporonб проявляющих целлюлолитическую активность) недоступны.
Источниками азота для всех дрожжей могут быть соли аммония, примерно половина видов имеет
нитратредуктазу и может усваивать нитраты. Пути усвоения мочевины различны у аскомицетовых
и базидиомицетовых дрожжей. Аскомицетовые сначала карбоксилируют её, затем гидролизуют,
базидиомицетовые — сразу гидролизуют уреазой.
Для практического применения важны продукты вторичного метаболизма дрожжей, выделяемые в
малых количествах в среду: сивушные масла, ацетоин (ацетилметилкарбинол), диацетил, масляный альдегид, изоамиловый спирт, диметилсульфид и др. Именно от них зависят органолептические свойства полученных с помощью дрожжей продуктов.
Распространение
Местообитания дрожжей связаны преимущественно с богатыми сахарами субстратами: поверхностью плодов и листьев, где они питаются прижизненными выделениями растений, нектаром цве-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 69 из 204
тов, раневыми соками растений, мёртвой фитомассой и т. д., однако они распространены также в
почве (особенно в подстилке и органогенных горизонтах) и природных водах. Дрожжи (р.
Candida, Pichia, Ambrosiozyma) постоянно присутствуют в кишечнике и ходах ксилофагов (питающихся древесиной насекомых), богатые дрожжевые сообщества развиваются на листьях, поражённых тлёй. Представители рода Lypomyces являются типичными почвенными обитателями.
Жизненный цикл
Отличительной особенностью дрожжей является способность к вегетативному размножению в одноклеточном состоянии. При сопоставлении с жизненными циклами грибов это выглядит как почкование спор или зиготы. Многие дрожжи также способны к реализации полового жизненного
цикла (его тип зависит от аффинитета), в котором могут быть и мицелиальные стадии.
У некоторых дрожжеподобных грибов, образующих мицелий, возможен его распад на клетки
(артроспоры). Это роды Endomyces, Galactomyces, Arxula, Trichosporon. У последних двух артроспоры после образования начинают почковаться. Trichosporon также образует вегетативные эндоспоры внутри клеток мицелия.
Циклы аскомицетных дрожжей
Жизненный цикл аскомицетных гапло-диплоидных дрожжей.
Наиболее характерным типом вегетативного размножения для одноклеточных аскомицетных
дрожжей является почкование, лишь Schizosaccharomyces pombe размножаются не почкованием, а
бинарным делением. Место закладки почки является важным диагностическим признаком: полярное почкование за счёт образования шрамов почкования приводит к формированию апикулярных
(лимоновидных, Saccharomycodes, Hanseniaspora, Nadsonia) и грушевидных (Schizoblastosporion)
клеток; многостороннее не видоизменяет форму клетки (Saccharomyces, Pichia, Debaryomyces,
Candida). У родов Sterigmatomyces, Kurtzmanomyces, Fellomyces почкование происходит на длинных выростах (стеригмах).[
Почкование у аскомицетных дрожжей голобластическое: клеточная стенка материнской клетки
размягчается, выгибается наружу и даёт начало клеточной стенке дочерней.
Часто, особенно у аскомицетных дрожжей родов Candida и Pichia, клетки после почкования не
расходятся и образуют псевдомицелий, отличающийся от истинного отчётливо видными перетяжками на месте септ и более короткими по сравнению с предшествующими конечными клетками.
Гаплоидные аскомицетные дрожжевые клетки имеют два типа спаривания: a и α. Термин «пол» не
используется, поскольку клетки морфологически идентичны и различаются только одним генетическим локусом mat (от англ. mating — спаривание). Клетки разных типов у могут сливаться и образовывать диплоид a/α, который после мейоза даёт 4 гаплоидных аскоспоры: две a и две α. Вегетативное размножение аскомицетных дрожжей возможно у разных видов либо только на гаплоидной стадии, либо только на диплоидной, либо на обеих (гапло-диплоидные дрожжи) .
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 70 из 204
Циклы базидиомицетных дрожжей
Энтеробластическое почкование у Malassezia sp.
Почкование базидиомицетных дрожжей энтеробластическое: клеточная стенка материнской клетки разрывается, из разрыва выходит почка и синтезирует свою клеточную стенку с нуля. Деление
дрожжевых клеток для базидиомицетов не характерно.
Помимо обычного почкования многие виды исключительно базидиомицетных дрожжей (р.
Sporidiobolus, Sporobolomyces, Bullera) способны образовывать вегетативные баллистоспоры: споры на выросте, наполненном гликогеном. Из-за гидролиза гликогена давление увеличивается и
спора отстреливается на расстояние до нескольких миллиметров. При тесте на образование баллистоспор дрожжи высеваются на пластинку агаризованной питательной среды, закреплённую на
крышке чашки Петри. Рост дрожжей на среде под этой пластинкой означает наличие у них баллистоспор и их принадлежность к базидиомицетам.
Плодовое тело Tremella mesenterica.
При половом размножении у базидиомицетов при слиянии гаплоидных дрожжевых клеток (плазмогамия) слияние ядер (кариогамия) не происходит и формируется дикариотическая клетка, дающая начало мицелию. Уже на мицелии происходит кариогамия и образуются базидиоспоры, часто
даже на плодовом теле (порядок Tremallales). Единственными дрожжами среди базидиомицетов,
не образующими мицелия даже при половом цикле размножения являются Xanthophyllomyces
dendrorhus.
Следует отметить, что у базидиомицетовых дрожжей типы спаривания различаются обычно не
одним, а большим количеством локусов. Могут сливаться только те клетки, у которых все эти локусы различны, то есть типов спаривания больше двух.
Типы спаривания
Расположение неактивных локусов HML и HMR и активного mat на хромосоме III
При половом размножении дрожжей сливаться могут не любые 2 клетки, а только гаплоидные
клетки разных типов спаривания. Существуют два типа таких клеток, которые различаются между
собой по одному генетическому локусу, обозначаемому mat[ (от англ. mating). Локус может находиться в одном из двух аллельных состояний: mat а и mat α. Mat а клетки синтезируют половые
гормоны, которые дают сигнал α -клеткам. α -клетки отвечают а-клеткам, активируя мембранные
рецепторы, которые воспринимают только феромоны от клетки противоположенного типа спаривания. Поэтому слияние двух одинаковых клеток невозможно.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 71 из 204
После слияния образуется диплоидная клетка с генотипом а/α, которой необходимо стать бесполой, чтоб больше не сливаться, и затем осуществить мейоз. Клетка этого добивается следующим
образом. Ген mat а кодирует белок а1, который выполняет две функции: он подавляет считывание
мРНК для белка α1 с гена mat α, поэтому фенотип α не развивается (не синтезируются αферомоны), но он не мешает синтезу белка α2, который репрессирует а-специфичные гены, и фенотип а тоже не развивается. Во-вторых, белки а1 и α2 вместе активируют α/а-специфичные гены,
которые необходимы для осуществления мейоза.
Дрожжи могут изменять свой тип спаривания с помощью рекомбинации ДНК. Это изменение у
клеток происходит с частотой примерно 10-6 на клетку. Кроме локуса mat в клетке ещё имеется по
копии генов mat а и mat α: соответственно HMR(Hidden MAT Right) и HML (Hidden MAT Left).[36]
Но эти локусы находятся в молчащем состоянии. Клетка заменяет работающий локус mat на копию. При этом копия снимается с того локуса, который находится в противоположенном аллельном состоянии. За этот процесс отвечает ген НО. Этот ген активен только в гаплоидном состоянии. Он кодирует эндонуклеазы, которые разрезают ДНК в локусе mat. Затем экзонуклеазы убирают участок mat и на его место встает копия HMR или HML.
Применение
Некоторые виды дрожжей с давних пор используются человеком при приготовлении хлеба, пива,
вина, кваса и др. В сочетании с перегонкой процессы брожения лежат в основе производства
крепких спиртных напитков. Полезные физиологические свойства дрожжей позволяют использовать их в биотехнологии. В настоящее время их применяют в производстве ксилита, ферментов,
пищевых добавок, для очистки от нефтяных загрязнений.
Также дрожжи широко используются в науке в качестве модельных организмов для генетических
исследований и в молекулярной биологии. Пекарские дрожжи были первыми из эукариот, у которых была полностью определена последовательность геномной ДНК. Важным направлением исследований является изучение прионов у дрожжей.
Традиционные процессы
Хлебопечение
Гранулированные сухие активные дрожжи — коммерческий продукт для хлебопечения
Приготовление печёного дрожжевого хлеба — одна из древнейших технологий[39]. В этом процессе используется преимущественно Saccharomyces cerevisiae. Они проводят спиртовое брожение с
образованием множества вторичных метаболитов, обуславливающие вкусовые и ароматические
качества хлеба. Спирт испаряется при выпечке. Кроме того, в тесте формируются пузыри углекислого газа, заставляющие его «подниматься» и после выпечки придающие хлебу губчатую структуру и мягкость. Аналогичный эффект вызывает внесение в тесто соды и кислоты (обычно лимонной), но в этом случае вкус и аромат хлеба уступает таковому, приготовленному с использованием
дрожжей.
На вкус и аромат хлеба значение оказывают не только качество сырья, использованного для выпечки хлеба, но и характеристика ферментативных и термальных процессов, — так, редуцирующиеся сахара, образующиеся под действием амилаз являются как субстратом для брожжения, при
этом продуктами являются и в том числе низколетучие ароматические вещества, так и образующиеся при поджаривании за счёт неферментативной реакции с аминокислотами ароматическими
веществами, также большое значение имеют протеазы и липооксигеназы
Ягоды винограда со слоем дрожжей на них.
Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов винограда, часто они заметны как светлый налёт на ягодах, образованный преимущественно Hanseniaspora uvarum.
«Настоящими» винными дрожжами принято считать вид Saccharomyces cerevisiae, который в природе встречается лишь на 1 ягоде винограда из 1000. Однако эта раса дрожжей отличается значительно более высокой этанолоустойчивостью по сравнению с другими. Что в большинстве случаев
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 72 из 204
приводит к тому, что именно она и выигрывает конкуренцию и подавляет остальные виды в процессе брожения вина.
Собранный виноград давят, получая сок (муст, виноградное сусло) с 10—25 % сахара. Для получения белых вин от него отделяют смесь косточек и кожуры (мезга), в мусте для красных вин она
остаётся. Затем в результате брожения сахара превращаются в этанол. Вторичные метаболиты
дрожжей, а также соединения, полученные из них при созревании вина определяют его аромат и
вкус, также большое значение в дозревании уже перебродившего вина и придании ему аромата
имеют молочнокислые бактерии, например Oenococcus oeni. Для получения ряда вин (например,
шампанского) вторично сбраживают уже перебродившее вино.
Прекращение брожения связано либо с исчерпанием запасов сахаров (сухое вино), либо с достижением порога токсичности этанола для дрожжей. Хересные дрожжи Saccharomyces beticus, в отличие от обычных дрожжей (которые погибают, когда концентрации спирта в растворе достигает
12 %), более устойчивы. Первоначально хересные дрожжи были известны только на юге Испании
(в Андалусии), где благодаря их свойствам получали крепкое вино — херес (до 24 % при длительной выдержке). Со временем хересные дрожжи были также обнаружены в Армении, Грузии, Крыму и др.] Хересные дрожжи также используют при производстве некоторых крепких сортов пива
Пивоварение и квасоварение
Ячменный солод
В пивоварении в качестве сырья используется зерно (чаще всего ячмень), содержащее много
крахмала, но мало сбраживаемых дрожжами сахаров. Поэтому перед брожением крахмал гидролизуют[. Для этого используются амилазы, образуемые самим зерном при прорастании. Пророщенный ячмень носит название солод. Солод размалывают, смешивают с водой и варят, получая сусло, которое впоследствии сбраживается дрожжами. Различают пивные дрожжи низового и верхового брожения (эту классификацию ввёл датчанин Христиан Хансен).
Дрожжи верхового брожения (например, Saccharomyces cerevisiae) формируют «шапку» на поверхности сусла, предпочитают температуры 14—25 °C (поэтому верховое брожение также называется тёплым) и выдерживают более высокие концентрации спирта. Дрожжи низового (холодного) брожения (Saccharomyces uvarum, Saccharomyces carlsbergensis) имеют оптимум развития при
6—10 °C и оседают на дно ферментёра.
При создании пшеничного пива часто используется Torulaspora delbrueckii. При изготовлении
ламбика применяются случайно попавшие в ферментёр дрожжи, обычно они принадлежат к роду
Brettanomyces.
Квас производится по аналогичной схеме, однако помимо ячменного широко применяется ржаной
солод. К нему добавляется мука и сахар, после чего смесь заливается водой и варится с образованием сусла. Важнейшим отличием квасоварения от производства пива является использование при
сбраживании сусла помимо дрожжей молочнокислых бактерий.
Использование дрожжей в современной биотехнологии
Промышленное производство спирта
Спиртовое брожение — процесс, приводящий к образованию этанола (CH3CH2OH) из водных растворов углеводов (сахаров), под действием некоторых видов дрожжей (см. ферментация) как вид
метаболизма.
В биотехнологии для производства спирта используют сахарный тростник, фуражную кукурузу и
другие дешёвые источники углеводов. Для получения сбраживаемых моно- и олигосахаридов они
разрушаются серной кислотой или амилазами грибного происхождения. Затем проводится сбраживание и ректификационная перегонка спирта до стандартной концентрации около 96 % об.
Дрожжи рода Saccharomyces были генетически модифицированы для сбраживания ксилозы — одного из основных мономеров гемицеллюлозы, что позволяет повысить выход этанола при использовании растительного сырья, содержащего наряду с целлюлозой и значительные количества ге-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 73 из 204
мицеллюлоз. Всё это может снизить цену и улучшить его положение в конкурентной борьбе с углеводородным топливом.
Пищевые и кормовые дрожжи
Дрожжи богаты белками, их содержание может доходить до 66 %, при этом 10 % массы приходится на незаменимые аминокислоты. Дрожжевая биомасса может быть получена на отходах сельского хозяйства, гидролизатах древесины, её выход не зависит от климатических и погодных условий.
Поэтому её использование чрезвычайно выгодно для обогащения белками пищи человека и корма
сельскохозяйственных животных. Добавление дрожжей в колбасы началось ещё в 1910-е годы в
Германии, в 1930-е кормовые дрожжи начали производить в СССР, где эта отрасль особенно развилась.
В СССР первый крупный завод по производству белка — паприна, мощностью 70 000 т. в год, был
пущен в 1973 году. В качестве сырья использовались отходы нефтепереработки. К 1970 году, с целью восполнения нехватки белкового питания, в СССР планировалось выпускать 900000 тонн
кормовых и пищевых дрожжей в год, таким образом к 1985 году становясь лидером по производству белка одноклеточных.
Однако в 1990-е гг., в связи с возникшими гигиеническими и экологическими проблемами производства и применения микробного белка, а также с экономическим кризисом производство резко
сократилось. Накопившиеся данные свидетельствовали о проявлении ряда отрицательных эффектов применения паприна в откорме птицы и животных. По экологическим и гигиеническим причинам снизился и интерес к данной отрасли и во всём мире.
Тем не менее на Западе сейчас производятся и продаются различные дрожжевые экстракты: вегемит, мармит, боврил, ценовис. Существуют подобные производства и в России, но их объёмы невелики. Для получения экстрактов используются либо автолизаты дрожжей (клетки разрушаются
и белок становится доступным благодаря ферментам самих клеток), либо их гидролизаты (разрушение специальными веществами). Они применяются как пищевые добавки и для придания блюдам вкусовых качеств; кроме того, существуют косметические средства на основе дрожжевых экстрактов.
Продаются также дезактивированные (убитые тепловой обработкой), но не разрушенные пищевые
дрожжи, особенно популярные у веганов из-за высокого содержания белка и витаминов (особенно
группы B), а также малого количества жиров. Некоторые из них обогащены витамином B12 бактериального происхождения.
Применение в медицине
 Высушенные пивные дрожжи используют для производства лекарственных препаратов и
БАД.
 Длительное время выпускался препарат Гефефитин, как общеукрепляющее лекарственное
средство.
 Жидкие пивные дрожжи традиционно прописывались ослабленным, лицам с аллергическими заболеваниями
 Существует ряд препаратов на основе Saccharomyces boulardii, поддерживающих и восстанавливающих флору желудочно-кишечного тракта. Показано, что S. boulardii снимает
симптомы острой диареи у детей, предотвращает реинфекцию Clostridium difficile, снижает
частоту сокращений мускулатуры кишечника у больных синдромом раздражённого кишечника, снижает риск возникновения различных видов диареи.
Применение в качестве модельного объекта
Многие данные по цитологии, биохимии и генетике эукариот были впервые получены на дрожжах
рода Saccharomyces. Особенно это положение касается биогенеза митохондрий: дрожжи оказались
одними из немногих организмов, способных существовать только за счёт гликолиза и не гибнущих в результате мутаций в геноме митохондрий, препятствующем их нормальному развитию.
Для генетических исследований важен короткий жизненный цикл дрожжей и возможность быст-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 74 из 204
рого получения большого числа их особей и поколений, что позволяет изучать даже очень редкие
явления.
В настоящее время интенсивно ведётся изучение прионов дрожжей, поскольку те близки по строению к открытым ранее прионам млекопитающих, однако абсолютно безопасны для человека; их
также существенно проще исследовать.
Чайный гриб является ассоциацией дрожжей и уксуснокислых бактерий, данные бактерии относятся к роду Zoogloea (Зооглея). Наиболее часто наблюдались ассоциации дрожжей Brettanomyces
bruxellensis,
Candida
stellata,
Schizosaccharomyces
pombe,
Torulaspora
delbrueckii,
Zygosaccharomyces bailii и других, с рядом штаммов семейства Acetobacteraceae. Его использование в Российской империи началось в 1900-е годы, видимо, он был завезен после русско-японской
войны.
В 50-е годы XX века в СССР активно исследовали различные природные вещества для их медицинского использования. В брошюре «Чайный гриб и его лечебные свойства» (Г. Ф. Барбанчик,
1954) отмечены антимикробные и противоатеросклеротические свойства зооглеи чайного гриба и
его культуральной жидкости.
Коммерческие продукты, продаваемые под названием «сухие дрожжи»
В состав таких дрожжей входят не только клетки микроорганизмов, но и минеральные добавки,
некоторые ферменты.
Дрожжи как фактор порчи пищевых продуктов
Дрожжи способны расти на средах с низкими pH (5,5 и даже ниже), особенно в присутствии углеводов, органических кислот и других легко утилизируемых источников органического углерода[.
Они хорошо развиваются при температурах 5—10 °C, когда мицелиальные грибы уже неспособны
к росту.
В процессе жизнедеятельности дрожжи метаболизируют компоненты пищевых продуктов, образуя собственные специфические конечные продукты метаболизма. При этом физические, химические и, как следствие, органолептические свойства продуктов изменяются — продукт «портится».
Разрастания дрожжей на продуктах нередко видны невооруженным глазом как поверхностный
налёт (например, на сыре или на мясных продуктах) или проявляют себя, запуская бродильный
процесс (в соках, сиропах и даже в достаточно жидком варенье).
Дрожжи рода Zygosaccharomyces уже долгое время являются одними из важнейших агентов порчи
продукции пищевой промышленности. Особенно затрудняет борьбу с ними тот факт, что они могут расти в присутствии высоких концентраций сахарозы, этанола, уксусной кислоты, бензойной
кислоты и диоксида серы, являющихся важнейшими консервантами.
Патогенные дрожжи
Candida albicans, образующая скопления дрожжевых клеток и псевдомицелий
Некоторые виды дрожжей являются факультативными и условными патогенами, вызвая заболевания у людей с ослабленной иммунной системой.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 75 из 204
Дрожжи рода Candida являются компонентами нормальной микрофлоры человека, однако при
общем ослаблении организма травмами, ожогами, хирургическим вмешательством, длительном
применении антибиотиков, в раннем детском возрасте и в старости и т. д. грибы рода кандида могут массово развиваться, вызывая заболевание — кандидоз. Существуют различные штаммы этого
гриба, в том числе достаточно опасные. В нормальных условиях в человеческом организме
дрожжи рода Candida ограничиваются в своём развитии естественной бактериальной микрофлорой человека (лактобактерии и пр.), но при развитии патологического процесса многие из них образуют высокопатогенные сообщества с бактериями.[
Cryptococcus neoformans вызывает криптококкоз, особенно опасный для ВИЧ-инфицированных
людей: среди них заболеваемость криптококкозом достигает 7—8 % в США и 3—6 % в Западной
Европе. Клетки C. neoformans окружены прочной полисахаридной капсулой, которая препятствует
их распознаванию и уничтожению лейкоцитами. Дрожжи этого вида наиболее часто обнаруживаются в помёте птиц, при том что сами птицы не болеют.
Род Malassezia включает облигатных симбионтов теплокровных животных и человека, не встречающихся нигде, кроме их кожных покровов. При нарушениях иммунитета вызывают питириаз
(пёстрый лишай), фолликулит и себорейный дерматит. У здоровых людей при нормальном функционировании сальных желез Malassezia никак себя не проявляют и даже играют положительную
роль, препятствуя развитию более опасных патогенов.
Хлебопека́рные дро́жжи — вид биологического разрыхлителя теста. Тесто с таким разрыхлителем называется дрожжевое тесто. Используются в основном в хлебопечении для теста из пшеничной муки и теста из смеси пшеничной и ржаной муки, а также, для выпечки некоторых видов кондитерских изделий, например, кексов из сдобного дрожжевого теста.
Представляют собой микроорганизмы из семейства сахаромицетов, основной используемый
вид — Saccharomyces cerevisiae.

1. Жидкие дрожжи. Используются на больших предприятиях по производству хлеба — хлебозаводах;
2. Прессованные дрожжи. Представляют собой спрессованные свежие дрожжи. Перед применением их следует растворить в тёплой жидкости. Одной чайной ложке сухих дрожжей соответствует 12 грамм прессованных;
3. Сухие активные дрожжи. В виде круглых гранул. Перед использованием их необходимо
активировать, то есть растворить в тёплой жидкости, дать постоять некоторое время для
размягчения и перемешать;
4. Сухие быстродействующие (инстантные, от англ. instant — немедленный) дрожжи. В виде
цилиндрических гранул. Не требуют предварительной активации, сразу добавляются в муку;
5. Сухие дрожжи для ускоренной выпечки с увеличенной подъёмной силой — англ. Rapid-rise
yeast.
Дрожжи – наиболее распространенные микроорганизмы, используемые в пищевых производствах.
Они применяются в хлебопечении, виноделии, производстве спирта, пива и др. Правда, во всех
этих производствах используются разные виды, расы и штаммы дрожжей. Однако строение их
клеток одинаково. Кроме того, все виды микроорганизмов имеют подобное строение за исключением их формы и размеров.
Строение дрожжевой клетки
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 76 из 204
Дрожжи представляют собой одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения. В
отличие от ряда бактерий и микроскопических грибов дрожжи размножаются почкованием, а при
неблагоприятных условиях – путем спорообразования.
Дрожжи могут иметь овальную, яйцевидную, округлую, реже цилиндрическую форму клетки.
Размеры у различных видов 2…10 мкм в поперечнике и 2...20 мкм в длину.
Клетка состоит из клеточной стенки (цитоплазматической мембраны), цитоплазмы, ядра, вакуолей, содержащих включения гранул полифосфатов. В цитоплазме имеются жировые капли, митохондрии, рибосомы и другие элементы.
Клеточная стенка состоит из сложных углеводов, полисахаридов в комплексе с липидами и азотистыми соединениями. Оболочка имеет наружный и внутренний слой. Наружный слой является местом расположения эндоферментов и ферментов – переносчиков, обеспечивающих перенос питательных веществ против градиента концентрации. Внутренний слой – полупроницаемая мембрана.
Цитоплазма – вязкая коллоидная масса, состоящая из воды, белков, липидов и углеводов. От клеточной стенки она отделена цитоплазматической мембраной. Перемещение различных веществ в
клетку и продуктов метаболизма (жизнедеятельности клетки) наружу осуществляется через эту
мембрану. Вязкость цитоплазмы изменяется в зависимости от условий внешней среды.
Каждая клетка имеет ядро, которое содержит хромосомы, состоящие из генов, несущих наследственное начало. Ядро содержит дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и нуклеопротеиды, которые несут наследственную информацию клетки.
Рибосомы (микросомы) состоят из липидов и белков, а также из рибонуклеиновой кислоты
(РНК), ответственной за синтез белковых молекул, в том числе ферментов.
Митохондрии – разрозненные округлые или несколько удлиненные тельца, состоящие из липидов, структурированного белка и ферментов. Они ответственны за обмен веществ в клетке.
Вакуоли – полости, образующиеся в цитоплазме при старении клеток. Они заполнены жидкостью
и ограничены слоем белков и липидов. Кроме того, в клетках имеются различные включения, играющие роль запасных веществ. При культивировании дрожжей в производственных условиях
наблюдают 4 фазы их развития.
1. Лаг-фаза характеризуется накоплением до 10% биомассы. При этом дрожжами усваивается
сравнительно большое количество фосфорных и азотистых соединений. Продолжительность лагфазы 3...4 ч.
2. Логарифмическая фаза, при которой накапливается наибольшее количество клеток: они мелкие,
так как почкование клеток опережает их рост, но большая удельная поверхность клеток обеспечивает высокую скорость биохимических процессов, в частности, образование спирта.
3. Стационарная фаза характеризуется медленным накоплением биомассы, отложением запасных
питательных веществ в клетках, осуществлением биохимических процессов превращения углеводов в спирт и диоксид углерода.
4. Фаза затухания, при которой заканчиваются гидролитические и синтетические процессы,
уменьшается биомасса дрожжей.
Различают молодые, зрелые и старые дрожжи. Молодые клетки имеют тонкую оболочку, однородную цитоплазму, происходит их энергичное почкование. У зрелых дрожжей цитоплазма зернистая, появляются вакуоли и другие включения. Число почкующихся клеток достигает 15%. Старые дрожжи почти не почкуются, имеют неоднородную цитоплазму, утолщенную оболочку, много мертвых клеток.
Дрожжи являются факультативным анаэробом, т.е. они проявляют жизненные функции в присутствии кислорода воздуха (аэробный процесс) и в его отсутствии (анаэробный процесс). В первом
случае энергия получается в результате полного окисления органических веществ
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 2870 кДж.
Энергия расходуется клетками на синтез биомассы, т.е. на рост и размножение.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 77 из 204
При отсутствии воздуха клетки для осуществления своих жизненных функций используют кислород, заключенный в органических веществах,
C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2 + 234 кДж.
В результате реакции получаются этиловый спирт и диоксид углерода. Обмен веществ по аэробной схеме называют дыханием дрожжей, а по анаэробной схеме – брожением.
Влияние внешних условий на жизнедеятельность
дрожжей
Влияние температуры. Оптимальной для жизнедеятельности дрожжей является температура
22...30°С. С повышением температуры до 30°С интенсивность дыхания возрастает, а при 40°С –
заметно уменьшается.
Оптимум интенсивности брожения происходит при температуре 35°С, т.е. несколько больше, чем
при дыхании, а при 40°С интенсивность брожения снижается на 15%. Имеются термофильные
расы дрожжей, способные сбраживать сусло при несколько более высокой температуре. Нагрев
сусла в течение 15 мин при температуре 60°С приводит к пастеризации среды, а активное брожение сусла при объемном содержании спирта 10% прекращается при 45°С. При этом все клетки
утрачивают способность размножаться и погибают.
Влияние рН среды. Большинство дрожжей хорошо развивается при рН 3,7...3,8. Дрожжевые клетки с понижением рН несколько уменьшаются в размере, округляются, и в них увеличивается содержание жира. Снижение рН среды на 0,1 от нижнего оптимального значения приводит к депрессивным изменениям плазмы и отмиранию клеток.
Влияние состава среды. На развитие дрожжей большое влияние оказывает содержание сахара в
культурной среде. Оптимальной является массовая доля сахара 13...20%. Повышение содержания
сахаров в среде замедляет брожение, а при содержании 30% – уменьшается, кроме того, и выход
спирта.
Содержание спирта в среде на все виды дрожжей действует угнетающе. Наибольшей устойчивостью к спирту обладают винные дрожжи (до объемной доли 16%), и хересные дрожжи (19%).
Характеристика отдельных видов дрожжей и других промышленных микроорганизмов
Винные дрожжи применяют в виноделии. Форма их клеток эллипсовидная, иногда овальная или
круглая. Длина клеток 5...12 мкм, ширина  3...8 мкм. Помимо почкования винные дрожжи размножаются путем образования круглых гладких спор. Винные дрожжи обитают в плодовоягодных
соках. Хорошо сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу и 1/3 раффинозы. Они устойчивы к собственным продуктам обмена и вытесняют все другие микроорганизмы из обсемененного виноградного сусла.
Спиртовые дрожжи, как и другие факультативные анаэробы, при исключении доступа кислорода воздуха способны сбраживать углеводы с образованием этилового спирта и диоксида углерода.
Наиболее распространенные расы дрожжей активно сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу,
мальтозу, манозу и на 1/3 раффинозу, но не сбраживают лактозу, декстрины, пентозы. Форма клеток округлая или яйцевидная, размер клеток: диаметр 5...6,2 мкм, длина 5...8 мкм.
Пивные дрожжи различают низового брожения с температурным оптимумом 6...8°С, хорошо
оседающие на дно, обладающие способностью усваивать моносахара сусла на 60%, и дрожжи верхового брожения меньших размеров с температурным оптимумом 12...16°С, которые хуже оседают на дно, сбраживают моносахара на 30%. Оба вида дрожжей усваивают глюкозу, сахарозу и
мальтозу солодового сусла, могут усваивать этиловый спирт и глицерин, трансформировать уксусную и молочную кислоты.
В нормальных условиях почкуются до 70% клеток. В неблагоприятных условиях клетки отмирают, не образуя спор, что ведет к остановке производства. Зрелые дрожжевые клетки имеют диаметр 5...8 мкм и длину 9...11 мкм.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 78 из 204
Пивные дрожжи характеризуются следующими показателями: степенью флокуляции (оседания),
скоростью размножения, активностью брожения, способностью накапливания этилового спирта,
диоксида углерода и побочного продукта – сивушного масла. Состав побочных продуктов определяет вкус и букет пива.
Хлебопекарные дрожжи имеют клетки яйцевидной, овальной, иногда округлой формы, которая
изменяется в зависимости от условий культивирования. Средние размеры клеток: диаметр 4...6
мкм, длина 8...10 мкм.
Для хлебопечения пригодны только расы дрожжей, которые хорошо сбраживают сахара субстрата
(глюкозу, сахарозу, галактозу, мальтозу). Хлебопекарные дрожжи должны иметь высокую активность ферментов (зимазная активность 45...65 мин, мальтазная – 80...195 мин). Производственные
расы хлебопекарных дрожжей способны к накоплению в них до 48% белка, до 8% сахаров от массы сухих веществ. Для сушки применяют дрожжи с более высоким содержанием сухих веществ в
клетках (до 33%), в том числе до 45% белка и до 12% сахаров с часовым приростом биомассы
11%.
Продуцент лимонной кислоты – микроскопические грибы asper-gillus niger в настоящее время
используют для получения лимонной кислоты. Aspergillus niger относится к классу сумчатых грибов семейства аспергиллов. Тело гриба состоит из бесцветных, сильно разветвленных и переплетенных между собой нитей – гиф, образующих мицелий (грибницу). Гифы септированы (разделены поперечными перегородками на клетки). Диаметр гиф составляет 3...6 мкм.
Для аспергиллов характерен стелящийся рост, однако при достаточной аэрации они могут размножаться и в толще твердой, и глубине жидкой сред.
При поверхностном росте над мицелием возвышаются органы плодоношения – конидиеносцы, которые отходят от особых опорных клеток мицелия. Конидиеносцы представляют собой утолщенные неветвящиеся несептированные гифы длиной до 2000 мкм. На концах конидиеносцев появляется “пузырек” будущей головки, который увеличивается и округляется. Его диаметр достигает до
400 мкм. На поверхности “пузырька” вырастают радиально расположенные продолговатые клетки
– стеригмы, на свободном конце которых вырастают цепочки более мелких клеток – конидий.
Зрелые конидии очень легко отделяются от головок потоком воздуха или струей воды. Попав в
жидкую питательную среду, они сначала набухают, а затем прорастают, образуя одновременно
один или два проростка – гифа. Гифа растет на свободном конце, удлиняясь, дает боковые отростки, которые, в свою очередь, также удлиняясь, ветвятся, переплетаются между собой, образуя колонии, видимые невооруженным глазом. Через 16...20 ч в центральной гифе вновь начинают появляться обособленные клетки, из которых вырастают конидиеносцы. Образование зрелых
конидий заканчивается через 3...4 сут.
По типу питания аспергиллы относятся к гетерофильным организмам, усваивающим углерод из
органических соединений. Поступление в клетку растворенных в воде веществ происходит через
всю поверхность тела и регулируется цитоплазматической мембраной. Таким образом организм
отбирает из окружающей среды необходимое питание.
Аспергилл – облигатный (строгий) аэроб, который не может существовать без кислорода, получаемого из атмосферного воздуха. Оптимальной для роста и размножения является температура
35...37°С, а для синтеза лимонной кислоты – 31...32°С.
Продуцент молочной кислоты – бактерии Laktobacillus delbrьkii –термофильная зерносусловая
бактерия, положительно окрашенная по грамму, неподвижная, факультативный анаэроб, палочки
крупные, длиной 7...8 мкм, диаметром 0,5...0,8 мкм, образующие, как правило, короткие цепочки
из 2...4 клеток.
Особенностью метаболизма (обмена веществ) является слабая биосинтетическая особенность и,
как следствие, сильная зависимость роста от наличия в питательной среде готовых органических
веществ (аминокислот, витаминов группы В, компонентов нуклеиновых кислот). Это свидетель-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 79 из 204
ствует о примитивности их конструктивного метаболизма и появлении этих бактерий на ранних
стадиях развития жизни на Земле.
Культивировать молочнокислые бактерии на синтетических средах не удается. Это типичная сусловая культура. Поэтому в питательную сахаросодержащую среду необходимо добавлять сухие
ростки ячменного солода, солодовый экстракт или другие вещества.
Оптимальной для их развития считается температура 48...50°С. Достаточной чистоте брожения
способствует слабокислая среда (рН 5,5). Кислотность поддерживается на уровне 0,3...0,4%, поэтому в питательную среду необходимо постоянно добавлять меловое молоко. При этом молочная
кислота реагирует с меловым молоком, и образуется лактат кальция. Его содержание в культуральной жидкости может достигать 15...16%. Таким образом производится накопление молочной
кислоты в культуральной жидкости.
Контрольные вопросы:
1. Какие виды дрожжей вам известны?
2. Где используются дрожжи?
3. Строение дрожжевой клетки
4. Фазы развития дрожжей?
5. Температура развития различных видов дрожжей.
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ № 10
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ
Дрожжи используют в хлебопекарной промышленности для брожения и разрыхления теста,
улучшения аромата, вкуса и питательной ценности хлеба. Дрожжи производят на специализированных дрожжевых заводах из основного сырья – мелассы, а также на спиртовых заводах из мелассных бражек.
Основной задачей дрожжевого производства является получение возможно большего количества
живых высокоактивных клеток дрожжей.
Основными стадиями производства хлебопекарных дрожжей на специализированных заводах являются:
– приготовление питательной среды;
– многоступенчатое размножение (выращивание) посевных дро-жжей;
– выращивание товарных дрожжей;
– выделение из жидкой среды, формирование, упаковка и охлаждение или сушка прессованных
дрожжей.
Приготовление питательной среды
Меласса – побочный продукт свеклосахарного производства, являющийся сырьем сложного и неоднородного состава. В мелассе содержится большое количество не только нужных для выращивания дрожжей, но и ненужных, и даже вредных веществ. Содержатся также вещества, интенсив-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 80 из 204
но окрашенные, ухудшающие товарный вид продукции. Поэтому мелассные растворы перед подачей в производство очищают и добавляют в них вещества, без которых невозможно или неэффективно выращивать дрожжи. Осветление мелассы производится на специальных сепараторах.
Осветление может быть холодным и горячим.
При холодном режиме осветления мелассу растворяют в воде в соотношении 1:1. Для подавления
микрофлоры добавляют хлорную известь из расчета 0,6...0,9 кг активного хлора на 1 т мелассы,
перемешивают и оставляют в покое на 0,5 ч, после чего в раствор добавляют серную кислоту в количестве, необходимом для создания рН 4,4...5,0. При этом происходит коагуляция коллоидов, а
также прекращается развитие бактерий. Подкисленный раствор сепарируют.
В случае использования сильно инфицированной мелассы, а также при подготовке сусла для
начальных стадий размножения дрожжей, требующих повышенной стерильности питательной
среды, прибегают к горячему осветлению мелассного раствора. При этом мелассу растворяют в
горячей воде в соотношении 1:1, раствор нагревают до температуры 105...108°С в зависимости от
степени инфицирования, выдерживают 15...60 с, охлаждают до температуры 80...85°С и сепарируют. При очистке мелассного раствора центрифугированием из него удаляют вещества, ухудшающие цвет и качество готовых дрожжей.
Недостающее в мелассе количество азот- и фосфорсодержащих солей целесообразно добавлять в
питательную среду непосредственно при выращивании дрожжей, отдельно от мелассного сусла.
Для удобства дозирования солей готовят их водные растворы массовой концентрацией 10...12% в
отдельном для каждой соли сборнике. Аммиачную воду и ортофосфорную кислоту используют в
натуральном виде, из суперфосфата готовят суперфосфатную вытяжку.
В качестве ростостимулирующего вещества при производстве дрожжей в питательную среду добавляют кукурузный экстракт – отход производства кукурузного крахмала. Из-за большой обсемененности посторонними микроорганизмами его предварительно стерилизуют. Для этого экстракт разбавляют водой в соотношении 1:1 и нагревают до кипения. Затем его охлаждают и добавляют биомицин в количестве 5...10% от массы экстракта. В питательную среду добавляют кукурузный экстракт в количестве 6% от массы мелассы.
Выращивание посевных дрожжей
В связи с тем, что при производстве дрожжей из одной пробирки исходной чистой культуры необходимо получить сотни тонн дрожжей, их выращивание производят многоступенчато. Сначала
выращивают посевную культуру дрожжей, из которой в дальнейшем в производственных условиях выращивают товарные дрожжи. Первые 3 стадии размножения дрожжей производят в лаборатории, затем 3 стадии размножения проводят в цехе чистой культуры.
При выращивании посевных дрожжей особое внимание необходимо обращать на стерильность
процессов, так как даже очень небольшое количество посторонних микроорганизмов в чистых
культурах может привести к порче больших объемов товарных дрожжей.
Размножение начинают с высева чистой культуры дрожжей из пробирки с агаро-солодовым суслом, получаемой заводами из отраслевых микробиологических лабораторий. Высев производят в
пробирки, содержащие 100 мл субстрата, состоящего из солодового сусла с массовой долей сухих
веществ 12...14%, витаминизированного томатным или морковным соком. Размножение ведут в
термостате при температуре 26...30°С в течение 18...24 ч. На второй стадии размножения содержимое пробирки высевают в колбу, содержащую 700 мл того же субстрата. Размножение ведут в
тех же условиях.
На третьей стадии размножения содержимое колбы высевают в бутыль, содержащую 6 л того же
субстрата. Размножение ведут при тех же режимах. На этой стадии уже получают 0,3 кг дрожжей
из расчета на прессованную массу влажностью 75%.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 81 из 204
Дальнейшие три стадии размножения ведут в цехе чистой культуры. На стадии “ЧК 1” размножение ведут в дрожжерастительном аппарате рабочей вместимостью 3,5 м3. Питательной средой является мелассное сусло с массовой долей сухих веществ 12%, величиной рН 4,5, с добавлением
питательных солей. Температура размножения 33°С, время – 15...17 ч. Питательную среду непрерывно аэрируют (жидкость продувают воздухом). На данной стадии получают 100 кг дрожжей в
расчете на прессованные (влажностью 75%).
На стадии “ЧК 2” размножение ведут в дрожжерастительном аппарате рабочей вместимостью 15
м3. Процесс ведут по воздушно-приточному методу, для чего в аппарат сначала подают 3% мелассного раствора, стерильную воду из расчета массовой доли сахара в растворе 3,0...3,5%, добавляют
10% потребляемого количества растворов солей и начинают аэрацию из расчета 30...40 м3/ч на 1
м3 среды. Вводят дрожжи, полученные на стадии “ЧК 1”. В дальнейшем по мере потребления
дрожжами сахара из субстрата по определенному графику производят приток мелассного раствора, растворов солей, добавляют подачу воздуха. Температура в аппарате 33°С, время процесса – 9
ч. На этой стадии накапливается 580 кг дрожжей влажностью 75%.
На стадии “ЧК 3” размножение ведут в дрожжерастительном аппарате рабочей вместимостью 56
м3 по воздушно-приточному способу, как и на стадии “ЧК 2”.
Загружают примерно 3% объема мелассного раствора от общего расхода, разбавляют водой до
массовой доли сахара 3,5...4,0%, добавляют растворы солей, переводят культуру “ЧК 2”, включают аэрацию, несколько большую, чем на стадии “ЧК 2”, – 50...70 м3/ч на 1 м3 среды. В дальнейшем
продолжают приток питательной среды, раствора солей и увеличивают подачу воздуха. На стадии
“ЧК 3” получают 4800 кг дрожжей из расчета на ее влажность 75%.
Культуру “ЧК 3” готовят периодически один раз в 3...4 недели. В течение этого времени ее сохраняют и расходуют по мере надобности при производстве товарных дрожжей. Для лучшей сохранности дрожжи отделяют от субстрата на сепараторах, промывают водой. Концентрат хранят при
температуре 6°С, а прессованные дрожжи – при 2...4°С.
Выращивание товарных дрожжей
Выращивание товарных дрожжей в производственных условиях проводят в две стадии: сначала
выращивают засевную культуру дрожжей, а затем выращивают собственно товарные дрожжи.
Засевную культуру дрожжей производят в дрожжерастительных аппаратах рабочей вместимостью
44 м3. Выращивание ведут по воздушно-приточному способу, как об этом было сказано ранее, в
течение 11 ч. Кратность разбавления мелассы 1:17. Воду вносят в количестве, необходимом для
разбавления мелассного раствора до массовой доли сухих веществ 2...2,5%, добавляют растворы
солей и 16,5% объема засевных дрожжей, полученных на стадии “ЧК 3”. Приток сусла, воды, растворов солей ведут по определенному регламентированному графику, составленному с учетом
удельной скорости и конечного прироста биомассы дрожжей. В процессе ращения в аппарате поддерживают температуру 30°С и величину рН 4,5...5,0.
В конце выращивания в 1 м3 среды накапливается 50 кг дрожжей. Всего в дрожжерастительном
аппарате накапливается примерно 2500 кг дрожжей. Выход дрожжей составляет 68% от массы
мелассы. Эти дрожжи либо вместе с бражкой, либо после их сепарирования расходуют для засева
товарной стадии выращивания дрожжей.
Выращивание собственно товарной стадии ведут воздушно-приточным способом в аппаратах рабочей вместимостью 120 м3. Процесс разделяют на два периода: накопительный и отборочный.
Накопительный период длится примерно 7 ч до заполнения рабочего объема, т.е. при этом накапливается рабочая масса. Затем начинается непрерывный отбор (отток) из аппарата некоторого его
содержимого в отдельный отборочный аппарат и одновременно в таком же количестве в аппарат
подают сусло, воду, растворы солей. В дрожжерастительном аппарате в результате отборов стабилизируются условия выращивания дрожжей. Накопление дрожжевой массы происходит с одинаковой скоростью. Общая продолжительность цикла может быть 12...20 ч и более. Выращивание
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 82 из 204
ведут при температуре 30°С, величине рН 4,5...5,5 и разбавлении мелассы 1:17. Выход дрожжей
составляет 75% от массы мелассы сахаристостью 46%.
От стадии дозревания в большой мере зависит качество хлебопекарных дрожжей. Во время дозревания происходит перестройка ферментных систем с активного синтеза биомассы на обменные
процессы, поддерживающие нормальные функции клетки. В процессе дозревания дрожжевые
клетки потребляют остаточное количество питательных веществ среды, завершается процесс почкования. Отпочковавшиеся клетки вырастают, биомасса увеличивается в основном за счет роста
клеток.
По окончании высаживания и дозревания дрожжи необходимо как можно быстрее выделить из
культурной среды. Длительное время пребывания дрожжей в бражке приводит к ухудшению их
ферментативной активности, что отрицательно влияет на стойкость готовых дрожжей.
Выделение дрожжей из жидкой среды
Дрожжи выделяют из культурной среды на сепараторах. На отечественных заводах проводят трехступенчатое сепарирование.
На первой ступени происходит отделение дрожжей от бражки: дрожжевая суспензия разделяется
на дрожжевой концентрат (10...15%) и бражку (85...90%). Дрожжевой концентрат направляют в
промежуточную емкость, куда подают холодную воду для промывки. Из промежуточной емкости
промытую суспензию направляют на вторую ступень сепарирования. Дрожжевой концентрат
направляют во вторую промежуточную емкость, в которую тоже подают промывную воду. Дрожжевую суспензию подают на третью ступень сепарирования, где происходит сгущение дрожжей
до 450...700 г/л.
Промытые сгущенные дрожжи охлаждают в пластинчатом теплообменнике до температуры
4...8°С.
Фильтрование дрожжевого концентрата
и формирование дрожжей
Хорошо фильтруется дрожжевое молоко, охлажденное до 2...8°С, на барабанных вакуумфильтрах. При этом содержание дрожжей в молоке составляет 600 г/л. В баке фильтра необходимо
поддерживать постоянный уровень. Остаточное давление в фильтре 12 кПа.
Для отпуска дрожжей потребителю пастообразную дрожжевую массу формируют в виде прямоугольных брусков массой 50, 100, 500 и 1000 г и завертывают в специальную бумагу на автоматах.
Далее дрожжи укладывают в ящики. Общая масса дрожжей в одном ящике не должна превышать
12 кг. Прессованные дрожжи перевозят на большие расстояния в вагонах-рефрижераторах или авторефрижераторах при температуре 1...4°С.
Дрожжи – быстропортящийся продукт, поэтому сразу после фасовки и укладки в ящики их
направляют в холодильную камеру, в которой хранят на напольных стеллажах при температуре
1...4°С и относительной влажности воздуха 62...96%.
Потребителю отпускают дрожжи, охлажденные до температуры не более 4°С. Срок хранения не
более 4 дней при температуре 0...4°C, сушеных дрожжей влажностью 8...10%  не более 5 мес.
Контрольные вопросы:
1. Как готовят питательную среду для дрожжей?
2. Как происходит многоступенчатое размножение посевных дрожжей?
3. Как происходит выращивание дрожжей?
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 83 из 204
4. Как происходит выделение дрожжей из жидкой среды, формирование, упаковка, охлаждение, сушка прессованных дрожжей?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ 11
ПРОЦЕСС БРОЖЕНИЯ
Броже́ние (тж. Сбра́живание, фермента́ция) — «это такой метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата могут служить одновременно и донорами, и акцепторами водорода». Брожение — это анаэробный (происходящий без
участия кислорода) метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы. По
выражению Луи Пастера, «брожение — это жизнь без кислорода». Большинство типов брожения
осуществляют микроорганизмы — облигатные или факультативные анаэробы.
Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию, поэтому промежуточные продукты брожения могут использоваться в ходе клеточного дыхания.

Термин брожение также используется в более широком смысле, для обозначения бурного
роста микроорганизмов в соответствующей среде. При использовании в этом смысле не делается
различия между аэробным и анаэробным метаболизмом.
Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении,
обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но,
к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения.
Использование брожения человеком обычно предполагает применение определенных видов и
штаммов микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса взаимного брожения.

Лавуазье в конце XVIII века установил, что в ходе спиртового брожения сахар разлагается на спирт и углекислый газ. Вскоре после этого Гей-Люссак показал, что суммарная масса спирта и углекислого газа равна массе расщепленного сахара.
В 30-е годы XIX века Ш. Каньяр де Латур и Теодор Шванн окончательно установили, что дрожжи
(открытые Антони ван Левенгуком) — это живые клетки, и высказали идею о том, что брожение –
результат их жизнедеятельности. Эта идея была отвергнута ведущими химиками того времени –
Либихом, Берцелиусом и др.
Брожение было подробно изучено во второй половине XIX века Луи Пастером. Пастер убедительно доказал, вопреки господствовавшей тогда точке зрения, что брожения — процесс не чисто химический и происходит только в присутствии живых клеток микроорганизмов.
В 1893-1898 г.г. Э. Бухнер показал, что брожение может происходить не только в клетках
дрожжей, но и в бесклеточном дрожжевом экстракте (Нобелевская премия по химии 1907 г.). Благодаря его работам стало ясно, что многие биохимические реакции можно осуществить in vitro.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 84 из 204
Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования. В ходе брожения, как и в ходе гликолиза, образуется АТФ. Во время брожения пируват
преобразуется в различные вещества.
Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не
освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамидадениндинуклеотид (NAD+), который требуется для гликолиза. Это важно
для нормальной жизнедеятельности клетки, поскольку гликолиз для многих организмов — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.
В ходе брожения происходит частичное окисление субстратов, при котором водород переносится
на NAD (никотинамидадениндинуклеотид). В ходе других этапов брожения его промежуточные
продукты служат акцепторами водорода, входящего в состав NADH2; в ходе регенерации NAD
они восстанавливаются, а продукты восстановления выводятся из клетки.
Конечные продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но
считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других высоко-окисленных акцепторов электронов) и часто выводятся из
клетки. Следствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно,
чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полностью окисляется до двуокиси
углерода. В ходе разных типов брожения на одну молекулу глюкозы получается от двух до четырех молекул АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания). Однако даже у позвоночных
брожение (анаэробное окисление глюкозы) используется как эффективный способ получения
энергии во время коротких периодов интенсивной мышечной работы, когда перенос кислорода к
мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Брожение у позвоночных помогает во время коротких периодов интенсивной работы, но не предназначено для длительного использования. Например, у людей гликолиз с образованием молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при
окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце
накапливается молочная кислота, в конечном итоге ингибируя ферменты, вовлеченные в процесс
гликолиза.
Продукты реакции брожения
Продукты брожения — это по сути отходы, получившиеся во время превращения пирувата с целью регенерации NAD+ в отсутствие кислорода. Стандартные примеры продуктов брожения —
этанол (питьевой спирт), молочная кислота, водород и углекислый газ. Однако продукты брожения могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота, ацетон, пропионовая кислота,
2,3-бутандиол и др.
Основные типы брожения
Спиртовое брожение (осуществляется дрожжами и некоторыми видами бактерий), в ходе него
пируват расщепляется на этанол и двуокись углерода. Из одной молекулы глюкозы в результате
получается две молекулы питьевого спирта (этанола) и две молекулы углекислого газа. Этот вид
брожения очень важен в производстве хлеба, пивоварении, виноделии и винокурении. Если в закваске высока концентрация пектина, может также производиться небольшое количество метанола. Обычно используется только один из продуктов; в производстве хлеба алкоголь улетучивается
при выпечке, а в производстве алкоголя двуокись углерода обычно уходит в атмосферу, хотя в последнее время её стараются утилизировать.
Молочнокислое брожение, в ходе которого пируват восстанавливается до молочной кислоты,
осуществляют молочнокислые бактерии и другие организмы. При сбраживании молока молочнокислые бактерии преобразуют лактозу в молочную кислоту, превращая молоко в кисломолочные
продукты (йогурт, простокваша и др.); молочная кислота придаёт этим продуктам кисловатый
вкус.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 85 из 204
Молочнокислое брожение происходит также в мышцах животных, когда потребность в энергии
выше, чем обеспечиваемая дыханием, и кровь не успевает доставлять кислород.
Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжелых физических упражнений соотносятся с получением молочной кислоты и сдвигом к анаэробному гликолизу, поскольку кислород преобразуется в двуокись углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; а болезненность в мышцах после физических упражнений вызвана микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу
производства АТФ в условиях недостатка кислорода. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его обратно в важное промежуточное звено гликолиза — пируват.
Считается, что анаэробный гликолиз был первым источником энергии для общих предков всех
живых организмов до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и
поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. За очень редкими исключениями она существует и у всех ныне живущих клеток.
Уксуснокислое брожение осуществляют многие бактерии. Уксус (уксусная кислота) — прямой
результат бактериальной ферментации. При мариновании продуктов уксусная кислота предохраняет пищу от болезнетворных и вызывающих гниение бактерий.
Использование человеком
Основная польза от брожения — это превращение, например, сока в вино, зерна и других исходных продуктов в пиво, а углеводов в двуокись углерода при приготовлении хлебного теста. Широко используется человеком также молочнокислое брожение для приготовления кисломолочных
продуктов, квашения овощей и приготовления силоса.
Поскольку фрукты сбраживаются в своем натуральном состоянии, брожение как процесс изменения пищевых продуктов появилось раньше человеческой истории. Однако люди с некоторых пор
научились контролировать процесс брожения. Есть веские доказательства того, что люди сбраживали напитки в Вавилоне около 5000 г. до н. э., в Древнем Египте около 3000 г. до н. э., в доиспанской Мексике около 2000 г. до н. э. и в Судане около 1500 г. до н. э. Также существуют данные о
дрожжевом хлебе в Древнем Египте около 1500 г. до н. э. и сбраживании молока в Вавилоне около
3000 г. до н. э. Китайцы, вероятно, первыми стали сбраживать овощи.
По Штейнкраузу (Steinkraus; 1995), брожение пищи выполняет пять главных задач:
1. Обогащение видов пищи разнообразием вкусов, ароматов и текстуры
2. Сохранение существенного количества пищи с помощью молочной кислоты, алкоголя, уксусной кислоты и щелочного брожения
3. Биологическое обогащение пищи протеинами, важными аминокислотами, важными жирными кислотами и витаминами
4. Детоксификация в процессе брожения пищи
5. Уменьшение времени и затрат на приготовление пищи
У брожения есть несколько преимуществ, важных для приготовления или сохранения пищи. В
процессе брожения можно получать важные питательные вещества или устранять непитательные.
С помощью брожения пищу можно дольше сохранять, поскольку брожение может создать условия, неподходящие для нежелательных микроорганизмов. Например, при мариновании кислота,
получаемая из доминирующей бактерии, препятствует росту всех других микроорганизмов.
Пищевые продукты, получаемые с использованием брожения (по регионам)
 По всему миру: спирт, вино, уксус, сметана, йогурт, пиво, квас
 Азия
o Индия: achar, gundruk, Indian pickles, Idli
o Юго-Восточная Азия: asinan, bai-ming, belacan, burong mangga, dalok, jeruk, кимчи, рыбный
соус, leppet-so, miang, мисо, nata de coco, nata de pina, naw-mai-dong, pak-siam-dong, paw-tsaynob
в снегу саке seokbakji, соевый соус, сычуаньская капуста , tai-tan tsoi, takana, takuan, totkal kimchi, tsa tzai, tsukemono, wasabi-zuke yen tsai, пахучий соевый творог, некоторые виды чая
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 86 из 204
Центральная Азия: кумыс (кобылье молоко), кефир, шубат (верблюжье молоко)
Африка: семена гибискуса, острый перцовый соус, lamoun makbouss, mauoloh, msir, mslalla,
oilseed, ogili, ogiri, Garri
 Америка: сыр, маринованные овощи, квашеная капуста, семена люпина, семена масличных
культур, шоколад, ваниль, квашеная рыба, рыбьи головы, морж, тюлений жир, птица (в эскимосской кухне)
 Ближний Восток: kushuk, аринованные лимоны, mekhalel, торси, tursu
 Европа: сыр, квашеная капуста, кисломолочные продукты, такие как творог, кефир и простокваша, квашеная рыба, сюрстрёмминг,
 Россия: простокваша, квас, квашеная капуста, мочёные яблоки, сметана, бочковые солёные
огурцы, брага
Дрожжи — внетаксономическая группа одноклеточных грибов, утративших мицелиальное строение в связи с переходом к обитанию в жидких и полужидких, богатых органическими веществами субстратах. Объединяет около 1500 видов, относящихся к аскомицетам и базидиомицетам.
o

Контрольные вопросы:
1.
2.
3.
4.
Что такое брожение?
Какие виды брожения вам известны?
Продукты реакции брожениия?
Какие продукты получают с помощью процееса брожения?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИИ 12
БИОХИМИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ТЕСТА
Образование теста. При замесе происходит ряд процессов, из которых важнейшие: физикомеханические, коллоидные и биохимические, протекающие одновременно и зависящие от продолжительности замеса, температуры и от качества и количества используемого сырья.
Ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и е п р о ц е с с ы протекают при замесе под воздействием месильного органа, который перемешивает частицы муки, воду, дрожжевую суспензию и растворы сырья, обеспечивая взаимодействие всех составных компонентов рецептуры.
К о л л о и д н ы е п р о ц е с с ы протекают при замесе наиболее интенсивно. При соприкосновении с водой частицы муки быстро впитывают ее, набухают и склеиваются, образуя связное тесто, состоящее из трех
фаз: твердой, жидкой и газообразной.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 87 из 204
Твердая фаза — это нерастворимые в воде белковые вещества, зерна крахмала, целлюлоза и гемицеллюлозы,1 способные к набуханию. К твердой фазе относят также дрожжевые и бактериальные клетки.
Жидкая фаза состоит из минеральных и органических веществ, растворенных в части воды, не связанной крахмалом, белками и частичками оболочек зерна. В ней находятся соли (в том числе хлорид
натрия), сахара, как содержащиеся в муке, так и введенные по рецептуре, водо- и солерастворимые белки
(альбумины и глобулины) и пентозаны (слизи). Последние способны связывать до 1500 частей воды, образуя очень вязкие коллоидные растворы. На долю жидкой фазы приходится около 12...15 % воды, входящей
в рецептуру теста.
Газообразная фаза теста образуется главным образом за счет захвата и удержания тестом пузырьков
воздуха в процессе замеса, а также путем внесения воздуха вместе с водой и мукой. Количество поглощенного тестом воздуха в определенной степени зависит от длительности и интенсивности замеса. Чем продолжительнее замес теста, тем больший объем в нем приходится на долю газообразной фазы. При нормальной продолжительности замеса объем газообразной фазы достигает 10 %, при увеличенной — 20 % общего
объема теста.
Соотношение отдельных фаз в тесте обусловливает его реологические свойства. Повышение
доли жидкой и газообразной фаз ослабляет тесто, делая его более липким и текучим. Повышение
доли твердой фазы укрепляет тесто, делая его более упругим и
эластичным. В ржаном тесте по сравнению с пшеничным меньше доля твердой и газообразной, но
больше доля жидкой фазы.
Брожение теста. Процессы, происходящие при брожении.
При брожении теста происходят микробиологические, биохимические, коллоидные и физические
процессы, которые приводят его в состояние, оптимальное для разделки и выпечки.
Микробиологические процессы вызываются добавлением в тесто дрожжей, кислотообразующих и других микроорганизмов, находящихся в сырье и на оборудовании. Основные микробиологические процессы, протекающие при брожении теста, — это спиртовое и молочнокислое брожение.
Спиртовое брожение вызывается ферментами дрожжевых клеток, превращающих моносахариды в этанол и
диоксид углерода, который накапливается в тесте в свободном состоянии и разрыхляет его. При этом молекула сахара гексозы (глюкозы, фруктозы) превращается в две молекулы этанола и две молекулы диоксида углерода.
Определенное количество диоксида углерода взаимодействует с компонентами теста. Твердая фаза адсорбирует его, а жидкая — растворяет, образуя угольную кислоту. При выпечке эти соединения разрушаются
и диоксид углерода дополнительно разрыхляет тесто. Количество этанола в хорошо выброженном тесте
достигает 0,7...1,2 %. Кроме этанола в тесте образуется небольшое количество высших спиртов — изоамилового, пропилового, бутилового и других, активно участвующих в образовании вкуса и аромата готового
хлеба.
На интенсивность спиртового брожения оказывают влияние следующие факторы: температура и
влажность теста, наличие в тесте витаминов (тиамина, биотина, пантотеновой кислоты) и минеральных
веществ, кислотность среды, бродильная активность дрожжей, состав рецептуры, интенсивность замеса
теста, присутствие в тесте улучшителей.
С повышением начальной температуры теста от 26 до 35 "С интенсивность газообразования возрастает
в два раза. Газообразование в тесте ускоряется при увеличении количества дрожжей или повышении их
активности, при достаточном количестве сбраживаемых Сахаров, аминокислот, при добавлении фосфорнокислых солей и амилолитических ферментных препаратов. Повышенное содержание соли, сахара,
жира тормозит процесс газообразования. Интенсивный замес теста ускоряет брожение на 20...30 %.
В конце брожения значительно увеличивается объем теста и снижается его плотность. Температура теста повышается на 1...2 "С, так как дрожжи сбраживают сахара с выделением теплоты. Масса бродя-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 88 из 204
щих полуфабрикатов уменьшается на 1...3 % по сравнению с первоначальной за счет удаления диоксида
углерода и 108
других летучих веществ, а также испарения небольшого количества влаги с поверхности теста.
Молочнокислое брожение вызывается различными видами молочнокислых бактерий, которые расщепляют глюкозу с образованием молочной кислоты. Одновременно в тесте в качестве побочных продуктов
накапливается и небольшое количество других органических кислот: уксусной, янтарной, яблочной, лимонной, винной, муравьиной и др. За счет накопления всех этих веществ увеличивается кислотность теста, в результате ускоряются процессы набухания, пептизации и гидролиза белковых веществ теста, активизируется жизнедеятельность бродильной микрофлоры, усиливаются вкус и аромат хлеба. Конечная кислотность теста является показателем готовности теста. Однако чрезмерно высокая кислотность пшеничного теста неблагоприятно сказывается на вкусе хлеба. Поэтому кислотность хлеба регламентирована
стандартами на выпускаемые сорта хлеба и хлебобулочные изделия.
Б и о х и м и ч е с к и е п р о ц е с с ы , протекающие при брожении теста, оказывают большое влияние на
качество теста и готового хлеба. Вещества, входящие в состав теста, претерпевают ряд превращений, обусловленных действием ферментов муки и продуктов, выделяемых дрожжами и кислотообразующими бактериями теста. В результате непрерывно изменяется состояние углеводно-амилазного и белковопротеиназного комплексов.
Крахмал при брожении теста частично осахаривается, превращаясь под действием р-амилазы в мальтозу. Чрезмерная активность амилаз, и особенно а-амилазы (в муке из проросшего зерна), может привести к
излишне большому накоплению мальтозы и образованию декстринов. При этом хлеб получается с более темной коркой, заминающимся, с не пропеченным на ощупь мякишем.
Белки теста под влиянием протеолитических ферментов подвергаются гидролизу. Протеолиз в тесте из
сильной муки несколько ослабляет клейковину, делает ее более растяжимой, что улучшает структуру мякиша хлеба. На тесто из слабой муки протеолиз оказывает неблагоприятное воздействие, дезагрегируя
структурно-непрочные белки и приводя их к неограниченному набуханию и пептизации. В результате несоразмерно увеличивается жидкая фаза, тесто становится липким, малопригодным для механической обработки при разделке и формовке. При расстойке и выпечке такое тесто сильно расплывается, давая хлеб недостаточного объема. Протеолизом белков теста в определенной степени можно управлять. Замедлению или
усилению протеолиза способствует введение различных добавок-улучшителей соответственно окислительного или восстановительного действия. Хлеб становится более румяным, придает , структуру мякиша,
вкус и аромат хлеба. Содержание Сахаров в хлебе увеличивается почти вдвое.
Особенности приготовления ржаного теста. Отсутствие в ржаной муке связной клейковины, содержание в ней
сильно набухающих пентозанов и слизей, часто активной ос-амилазы, способность белковых веществ значительно пептизироваться и переходить в вязкие коллоидные растворы обусловливают необходимость применения иных способов приготовления ржаного теста, которое по своим свойствам существенно отличается
от пшеничного. Ведущая роль в образовании ржаного теста принадлежит очень вязкой жидкой фазе, которая
в значительной мере определяет реологические свойства теста. Они характеризуются высокой вязкостью и
пластичностью, но малой растяжимостью и упругостью. Их можно улучшить подкислением теста. Повышенная кислотность подавляет активность ос-амилазы и препятствует образованию декстринов. Повышенная
доля декстринов в тесте дает хлеб с липким заминающимся мякишем, часто с уплотнением его у нижней
корки, напоминающим хлеб из проросшего зерна.
Нарастание кислотности теста должно быть быстрым, так как длительное воздействие кислот на белки
сильно дезагрегирует их, делает более доступными действию протеолитических ферментов. Это приводит к
ослаблению формоудерживающей способности теста и получению хлеба низкого качества. Быстрое
нарастание кислотности обеспечивает применение заквасок, в которых уже накоплено значительное количество кислот. Закваски в зависимости от консистенции бывают густыми (влажность около 50
%), менее густыми (влажность 55...60 %) и жидкими (влажность 70...80 %). Их готовят довольно длительное время непосредственно на хлебозаводах или пекарнях. В начале их производства осуществляют
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 89 из 204
разведочный цикл. Для этого используют чистые культуры жидких дрожжей и молочнокислых бактерий
определенных рас или сухой лактобактерин (высушенные чистые культуры молочнокислых бактерий).
На чистых культурах замешивают дрожжевую закваску, добавляя к ним муку и воду, дают ей бродить
4...6 ч при температуре 26...30 °С, затем смешивают с новой порцией муки и воды и получают промежуточную закваску, которая снова бродит примерно столько же времени. На готовой промежуточной
закваске замешивают основную производственную закваску, после 4...6 ч брожения ее используют
для замеса теста. Разведочный цикл приготовления закваски в общей сложности занимает около суток. За это время в ней размножается микрофлора и накапливаются кислоты. Разводочный цикл повторяют примерно один раз в год. Все остальное время работают производственным циклом, во время которого 60...70 % готовой закваски расходуется на приготовление
теста, а остальное количество идет на возобновление производственной закваски.
Тесто для простых сортов ржаного и ржано-пшеничного хлеба готовят безопарным способом в две фазы:
закваска — тесто. Длительность брожения закваски 4...5 ч, теста 1...1,5 ч. Улучшенные (заварные сорта)
требуют более длительного периода приготовления теста. Вначале из части муки, солода, растертого тмина или кориандра и примерно двух-трехкратного по отношению к их массе количества горячей воды готовят заварку. Постепенно остывая, заварка осахаривается ферментами солода и муки. К остывшей заварке
добавляют закваску, муку и воду и замешивают опару, а затем на созревшей опаре готовят тесто.
Для ускорения созревания теста из смеси ржаной и пшеничной муки используют готовые многокомпонентные добавки, содержащие органические кислоты (вырабатывают в сухом или пастообразном состоянии). Наиболее широко используемые отечественные добавки — Цитрасол и Полимол (ГосНИИХП),
Экстра — Р (Нива — хлеб), Биоэкс (МГУПП) и импортного производства — Форшрит и Бакзауэр (Германия), Ибис (Франция), ВАЗ (Австрия) и др. Их вносят вместе с прессованными дрожжами и другими рецептурными компонентами непосредственно при замесе теста. Продолжительность брожения теста составляет 0,5...1,5 ч, окончательная расстойка длится 1...1,5 ч.
При созревании ржаного и ржано-пшеничного теста в нем не менее интенсивно, чем в пшеничном,
протекают микробиологические, биохимические, коллоидно-физические процессы. Микробиологические
процессы протекают под действием гомо- и ге-тероферментативных молочнокислых бактерий. Гомофермента-тивные бактерии в качестве основного продукта образуют молочную кислоту, незначительное количество уксусной и не образуют диоксид углерода, т. е. в разрыхлении теста участия не принимают. Гетероферментативные наряду с молочной кислотой образуют большое количество уксусной и других летучих
кислот, а также диоксид углерода, разрыхляющий тесто. В результате биохимических процессов наблюдаются некоторые особенности в изменении углеводно-амилазного комплекса. К концу брожения в ржаном тесте
содержание декстринов бывает в 2...5 раз больше, чем в пшеничном, поэтому у ржаного хлеба даже хорошего качества мякиш кажется более влажным.
В процессе приготовления хлеба из ржаной муки тесто, а затем и мякиш темнеют в результате деятельности фермента тирозина-зы, окисляющей аминокислоту тирозин до темноокрашенных соединений — меланинов. Кроме различных органических кислот и промежуточных продуктов брожения в тесте накапливается этанол, испаряющийся при выпечке.
Контрольные вопросы:
1. Какие фазы развития теста вам известны?
2. Как происходит брожения теста?
3. Как происходит формирования ржаного теста?
4. Какие виды брожения происходит в тесте?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 90 из 204
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ 13
ПРОИЗВОДСТВО ШОКОЛАДНЫХ И ОРЕХОВЫХ МАСС
Шоколадные массы
Обыкновенная шоколадная масса представляет собой тонко измельченный полуфабрикат, полученный смешением сахарной пудры с какао тертым и какао-маслом. С целью экономии какаомасла к этим компонентам может добавляться до 0,5% лецитина. В некоторых случаях для получения желаемого аромата вводится ванилин.
Из обыкновенной шоколадной массы готовится натуральный шоколад. Шоколад с добавлениями
получают из обыкновенной шоколадной массы с введением добавлений. В результате дополнительной обработки обыкновенной шоколадной массы может быть повышена ее дисперсность (степеньраздробленности частиц). Такая масса называется десертной. Она может быть как натуральной, так и с добавлениями. Наиболее распространенные добавления - сухое молоко, сухие сливки,
ядра орехов, кофе и т. д. Разновидностью шоколадной массы является шоколадная глазурь (кувертюр). Ее большую текучесть получают путем увеличения жирности.
Шоколадная масса в зависимости от температуры может быть твердой или жидкой. По структуре
жидкая шоколадная масса - суспензия, в которой дисперсионной средой является какао-масло, а
дисперсной фазой - сахарная пудра и твердые частицы какао тертого.
Качество шоколадных масс определяется дисперсностью. Под дисперсностью понимается доля
частиц размером до 20 мкм в общем количестве твердых частиц, выраженная обычно в процентах.
Так, например, обыкновенная шоколадная масса содержит 92% частиц размером до 20 мкм. Ее
дисперсность 92%- Десертная шоколадная масса имеет дисперсность не менее 97%. а с добавлениями 96%. Определение дисперсности производится по методу Реутова.
Обыкновенные шоколадные массы. Шоколадные массы готовятся на механизированных поточных
линиях как с объемной дозировкой компонентов, так и с дозировкой по массе.
На рис. 1 показана механизированная поточная линия производства обыкновенной шоколадной
массы большой производительности.
Ленточным дозатором 3 в микромельницу 4 подается сахар-песок. Мельница измельчает его в
пудру, которая поступает по трубе 5 в обогреваемый смеситель 6. Туда же плунжерными дозаторами/и 2 подается какао тертое, и часть какао-масла. В смесителе компоненты тщательно перемешиваются, образуя однородную тестообразную массу с температурой не выше 40°С и жирностью
до 28%. Она непрерывно выходит на стальную ленту 8 и с помощью шиберов 7 распределяется на
пятивалковые мельницы 9.
Количество параллельно установленных мельниц зависит от производительности смесителя и достигает семи. Мельницы измельчают частицы дисперсной фазы, и общая поверхность частиц становится значительно большей. На этой увеличенной поверхности адсорбируется свободное какаомасло, отчего масса становится как бы сухой. Сухая, легко комкующаяся при сжатии пальцами
масса с верхних валков мельниц ссыпается на стальную ленту 10, по которой подается в коншмашину 11 при помощи направляющих 12. У коншмашины, подлежащей загрузке, шибер опускается
и счищает массу. Коншмашина обрабатывает (конширует) порцию шоколадной массы длительное
время, т. е. является машиной периодического действия. В процессе квитирования в шоколадную
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 91 из 204
массу вводится вторая часть какао-масла с небольшим количеством растворенных в нем фосфатидов.
После конширования шоколадная масса перекачивается в темперирующие сборники 13, в которых
она хранится, постепенно охлаждаясь. Ее температура снижается с 75 - 55 до 50 - 40°С, и при этой
температуре она хранится при энергичном перемешивании. Перемешивание предотвращает расслаивание суспензии.
Рис. 1. Схема линии производства шоколадной массы.
Работа линии может быть описана следующим равенством:
(9-1)
где Gui, *1, х2, х3 - количество соответственно шоколадной массы, сахара, какао тертого и какаомасла; аш. fli. а2, а.ч-доля сухих веществ соответственно шоколадной массы, сахара, какао тертого
и какао-масла; вш-относительный выход шоколадной массы на линии. При этом х3 = х3 -\- х3,
здесь- какао-масло, подаваемое в смеситель,
х3 - какао-масло, вводимое в коншмашину.
В равенстве (9- 1) имеется три неизвестных. Оно может быть решено, если известна рецептура.
Чтобы использовать жирность шоколадной массы при решении равенства (9- 1), ему целесообразно придать следующий вид:
Здесь слагаемые представляют собой доли сахара, какао тертого и какао-масла в шоколадной массе, выраженные в процентах. Обозначим эти процентные доли через С, Т и М. Тогда
Тогда любая рецептура описызается равенством
С+Г + М= 100. (9-2)
Жирность шоколадной массы в процентах представляет собой сумму свободного какао-масла М
и какао-масла, содержащегося в какао тертом, т. е.
(9-3)
здесь m - жирность какао тертого.
Следовательно, доля вводимого в шоколадную массу какао-масла линейно зависит от содержания
в ней какао тертого:
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 92 из 204
(9-4)
Совместное решение равенств (9 - 2) и (9 - 4) дает
(9-5)
Представим на рис. 45, а равенство (9-5) графически. По оси ординат отложим процентное содержание компонентов, т. е. состав шоколадной массы, а по оси абсцисс - процентное содержание какао тертого Т. За начало оси абсцисс примем нулевое содержание какао тертого, тогда на оси ординат будет представлена шоколадная масса, состоящая только из двух компонентов: первая часть
- какао-масло, доля которого
и вторая часть - сахар, его доля - С.
При введении в состав шоколадной массы какао тертого, содержащего масло, количество добавляемого какао-масла уменьшается по линейному закону. При этом можно ввести такое количество
какао тертого, что - тТ=0 или =тТ, откуда Г = . Соединим
точку на ординате с точкой Е на оси абсцисс прямой линией и получим график М = - пгТ.
Прибавив к добавляемому какао-маслу какао тертое, получим содержание какаопродуктов в шоколадной массе. Оно равно:
Графически это - прямая линия, выходящая из точки . Вторую конечную точку можно найти, если вместо Т подставлять его предельное значение, ранее найденное нами и равное
Ордината,
соответствующая содержанию какаопродуктов в шоколадной массе,
Соединив точку
на оси абсцисс с точкой, имеющей коорди-
наты
.прямой линией, получим треугольник ABE. Горизонталь AD, равная стороне BE, делит треугольник на две части. Отрезками выше прямой AD
представлена доля твердого остатка
Рис. 45. Состав массы для натурального шоколада:
а - рецептуры в зависимости от доли какао тертого, б - коэффициент сладости в зависимости от доли какао тертого.
какао тертого Т (1-т), а отрезками ниже прямой AD - какао-масла в какао тертом. Прямая ЕВ, продолженная до пересечения с прямой, 100 = const, дает поле рецептур шоколадных масс одинаковой жирности, но разных вкусовых ощущений.
Определим, чем различаются две шоколадные массы, если они имеют одинаковую жирность М, но
разный состав. Состав одной из масс характеризуется содержанием какао тертого Т, какао-масла
М' и сахара С', а у второй те же компоненты содержатся в количествах Т", М" и С". Сахар сообщает шоколадной массе сладость, какао тертое - горечь. Какао-масло является нейтральным во вкусовом отношении. Вкус шоколадной массы можно характеризовать числом
(9-6)
1 Off
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 93 из 204
Равенству (9 - 6) можно придать вид
(9-7)
Таким образом, эти шоколадные массы различаются вкусом: слаще первая шоколадная масса. Это
можно подсчитать по ранее приведенной формуле.
Однако соответствие между рецептурой и вкусом массы удобнее находить графически. Для этого
на рис. 45, б по оси абсцисс отложено процентное содержание какао тертого Т в массе, а по оси
ординат пс. Максимальному содержанию какао тертого
соответствует значение
Для ранее рассмотренных шоколадных масс получим, что при Т шоколадная масса имеет пс'>2, т.
е. масса является очень сладкой. Масса с Т" имеет пс"~1,5, т. е. она сладкая.
Все полученное нами поле возможных рецептур шоколадных масс не равноценно по полноте использования дорогого импортного сырья - какао-бобов.
В шоколадной массе, состоящей только из двух компонентов - какао тертого и сахара, все какаопродукты находятся в массе. В шоколадной массе, содержащей добавленное какао-масло, нет
жмыха, который получается при отжатии этого масла. Поэтому трехкомпонентная шоколадная
масса не содержит все какаопродукты. Чем больше в массу добавлено какао-масла, тем больше
получается жмыха, не используемого в составе шоколадной массы.
Масса получаемого жмыха зависит от коэффициента отжатия какао-масла и тех потерь, которые
происходят при его получении.
Коэффициент отжатия
(9-8)
Здесь пг, ж - доля какао-масла в какао тертом и в какао-жмыхе.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 94 из 204
где пс является дробно-линейной функцией от содержания какао тертого Т в шоколадной
массе.
Соответствие вкуса значениям пс приведено ниже.
"с
Вкус шоколадной массы
пс > 2
Очень сладкий
1,6 < пс < 2 Сладкий
1,4 < пс < 1,6 Полусладкий
1,0 < лс < 1,4 Полугорький
пс < 1,0
Горький
Для получения какао-масла в количестве GM необходимо иметь какао тертого
имеются потери рм, то количество какао тертого
Если при этом
После отжатия из какао тертого получается какао-порошка
Доля П какао-порошка от доли какао-масла, вводимого в шоколадную массу, составляет
(9-9)
Принимая во внимание равенство (9 - 3), получим
(9-10)
т. е. Я - является линейной функцией от Т. Так как какао-порошок является дополнением к шоколадной массе, то его можно приплюсовать (рис. 46, а) к шоколадной массе снизу, а не сверху для
удобства, чтобы все какаопродукты были собраны вместе. В зависимости от доли какао тертого Т
в шоколадной массе меняется общее количество какаопродуктов, в которые входит и какаопорошок. Количество какао-порошка представляет собой линейную функцию от Т. Найдем точки,
через которые проходит линейная функция. При 7 = 0 количество порошка максимально:
Коэффициент отжатия v<0,5, a v'<v, т. е. /(">1. При 3
По этим точкам проводим прямую линию, характеризующую долю получаемого какао-порошка.
Полученный график наглядно показывает, сколько получается какао-порошка при разной доле
введенного в состав шоколадной массы какао-масла.
Для суждения о полноте использования какао-бобов предлагается воспользоваться коэффициентом использования какаопродуктов.
(9-11)
Значения М, Т, П являются функцией Т и берутся из графика рис. 46, а. т) является дробнолинейной функцией от Т, которой можно придать следующий вид, пользуясь ранее выведенными
соотношениями:
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 95 из 204
Рис. 46. Использование какао-бобов в зависимости от доли какао тертого в шоколадной массе:
а - распределение какаопродуктов в шоколадной массе и порошке; 6 - коэффициент использования.
На рис. 46, б представлен график дробно-линейной функции. Он проходит через точки
при
при
Минимальный коэффициент использования какаопродуктов не зависит от жирности массы, а
определяется коэффициентом отжатия масла из какао тертого и потерями, так как
1-V
В идеальном случае при отсутствии потерь минимальный коэффициент использования численно
равен коэффициенту отжатия. График дробно-линейной функции, проходящей через точки с координатами, представляет собой слегка
вогнутую кривую линию.
В приближенных расчетах ее можно заменить
прямой линией.
Для ранее рассмотренных шоколадных масс получим коэффициенты использования п/ и ц". Рецептура с меньшей долей сахара дает лучший коэффициент использования какаопродуктов.
В самом деле, коэффициент использования какаопродуктов показывает, какая их часть содержится
в шоколадной массе, т. е.
(9-12)
Здесь Г0-общее количество какао тертого, пошедшего на приготовление шоколадной массы.
Таким образом, из рассмотрения рис. 46, а следует, что количество какао тертого
Из Го какао тертого получается 100 кг шоколадной массы, а из 817 кг какао тертого шоколадной
массы получится:
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 96 из 204
(9-13)
В этом виде формула не совсем удобна, так как г\ зависит от Г согласно графику.
Из графика рис. 46, а находим общее количество какао тертого
здесь КПШ- тТ) = КиМ,
Подставив найденное значение Г0 в формулу (9-13), получим
Это дробно-линейная функция, которой удобнее придать вид
Знаменатель можно вычислять по отношению отрезков АВ к КН на рис. 46, а.
В табл. 22 приведен подсчет количества шоколадной массы, получаемой из одной тонны какаобобов при выпуске товарного какао-порошка.
Таблица 21
т
АВ
КН
АВ КН
" 817
0
45 + 35 = 80
100
0,8
10
38 + 40 = 78
100
0,78
20
31 + 44 = 75
100
0,75
817
0,8 - 1020
817
-- = 1046 0,78
817
- = 078
0,75
817
- = 1120
0,73
30 40 24 + 49 = 73 17 +.53 = 70 100 100 0,73 0,70 817
- = 1166
50
65
10 + 58 = 68
0 + 65 = 65
100
100
0,68
0,7
817
- = 1200
0,65
0,68
817
- = 1260
0,65
КН
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 97 из 204
График количества шоколадной массы в зависимости от доли какао тертого показан на рис. 47.
Эта зависимость представляет участок дробно-линейной функции с почти прямой пропорциональностью.
Изложенный метод позволяет также определить, на какие части следует делить общий расход какао тертого для получения какао-масла и для введения в состав шоколадной массы. Эти части могут быть определены отрезками 6.V и NA на рис. 46, а.
Кроме ранее описанной линии ряд отечественных кондитерских предприятий получает шоколадные массы для обыкновенных сортов шоколада и глазури на механизированных поточных линиях
небольшой производительности (рис. 48). Линия состоит из двух смесителей 4, помещенной между ними пятивалковой мельницы 5 и гомогенизатора 6\ Все механизмы^ра-
Рис. 47 Количество шоколадной массы, получаемой из 1 т какао-бобов.
ботают непрерывно, полуфабрикаты перемещаются самотеком. Непрерывность загрузки компонентов рецептуры основана на строгом расчете расхода их в минуту. В соответствии с расчетом
регулируется подача дозирующих механизмов 1, 2, 3 для жидких и сыпучих компонентов.
Важным условием для нормальной работы линии является предварительная подготовка полуфабрикатов: нагрев какао-масла и какао тертого до 60-65°С, тщательное перемешивание последнего,
превращение сахара в тонко измельченную пудру.
В первом смесителе происходит смешивание всех компонентов рецептуры с помощью лопастей,
винтообразно насаженных на два
Рис. 48. Поточная линия производства шоколадной массы.
вала. Валы расположены параллельно, вращаются в противоположных направлениях с частотой
2,8 с-1 и смешивают массу в течение 20 мин при температуре 40-45°С.
Какао-масло в первый (левый) смеситель 4 задают не полностью, рассчитывая его количество так,
чтобы в м*ассе содержание какао-масла не превышало 28%. Получаемая в первом смесителе пастообразная масса проталкивается смешивающими лопастями к выходному патрубку и самотеком
поступает в пятивалковую мельницу 5; отсюда измельченная масса в виде тонких хлопьев ссыпается во второй (правый) смеситель 4.
Устройство второго смесителя аналогично первому. Процесс обработки во втором смесителе отличается большей интенсивностью- частота вращения валов увеличена до 10 рад/с. Температура
массы повышена до 65°С.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 98 из 204
Во второй смеситель дозатором 6 загружается оставшаяся часть какао-масла, дозатором 7 - фосфатиды и ароматические вещества (обычно ванильная эссенция). Под влиянием повышенной температуры и разжижителя процесс получения жидкой шоколадной массы во втором смесителе заканчивается быстро и масса сливается в гомогенизатор 8. В нем в результате очень большой скорости
рабочих органов - быстровращающихся дисков - происходит значительное снижение вязкости шоколадной массы, достигается гомогенность ее состава. Обработкой в гомогенизирующем эмульсаторе цикл производства шоколадной массы заканчивается.
Поточно-механизированный способ производства шоколадной массы экономичен, не требует
больших энергетических затрат и производственных плошадей, применения ручного физического
труда. При этом цикл производства значительно сокращается.
Как указывалось ранее, при загрузке шоколадной массы в коншмашину к ней с целью экономии
масла добавляют немного фосфатидов. Их предварительно растворяют в нагретом какао-масле в
соотношении 1:1. Применение фосфатидов основано на их способности снижать вязкость шоколадной массы. В соответствии с разжижающим действием фосфатидов в практике шоколадного
производства их называют разжижителем.
Фосфатиды обладают высокой поверхностной активностью. На границе раздела фаз жир - твердая
фаза (в данном случае диспергированные частицы какао и микрокристаллики сахара) поверхностно-активные вещества, адсорбируясь мономолекулярным слоем, снижают поверхностную энергию
частиц, препятствуя их сцеплению, а следовательно, и структурообразованию. Нарушение процесса структурообразования приводит к снижению вязкости.
Добавление фосфатидов позволяет снизить количество какао-масла: если добавить 0,5% фосфатидов, то расход какао-масла можно уменьшить до 3%. Наличие фосфатидов в шоколадной массе в
указанном количестве не ухудшает вкуса шоколада.
В кондитерском производстве применяют фосфатиды растительного происхождения, получаемые
в масло-жировой промышленности при переработке масличных семян. Фосфатиды масличных семян относятся к сложным липидам, в состав которых входят жирные кислоты и спирты - глицерин
и инозит, фосфорная кислота, азотистые основания.
Фосфатиды в масличных семенах содержатся в свободном состоянии и в связанном - в виде комплексов с белками и другими веществами.
Фосфатидный комплекс выделяют из растительных масел гидратацией- обработкой небольшими
количествами воды. При этом фосфатиды теряют способность растворяться в масле и выпадают в
осадок, часто называемый гидратационным. В высушенном гидра-тационном осадке кроме фосфатидов всегда содержится 30-35% триглицеридов жирных кислот.
Фосфатиды в воде не растворяются, но набухают в ней, образуя в дальнейшем мутные коллоидные растворы. Фосфатиды оптически активны, вращают плоскость поляризации вправо.
На кондитерские предприятия фосфатиды поступают в виде фосфатидного концентрата, влажность которого при использовании его в шоколадном производстве не должна превышать 1,5- 2%.
Состав фосфатидных концентратов (в %) приведен в табл. 1.
Таблица 1
Кефалины ФосфоглиТокоферолы,
Сахара
Концентраты Летицины и фосфо- цероинози- Триглицериды каротиноиды,
(свободные)
серины
тиды
стерины
Соевые
21
19
20
30-35
2
5
Подсолнечные 19
30
30-35
2
4
Из фосфатидов в семенах масличных растений наиболее широко распространены лецитины (фосфатидилхолины) и кефалины (фосфатидилэтаиоламины).
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 99 из 204
Лецитины представляют собой эфиры глицерина, в которых два гидроксила этерифицированы
жирными кислотами, а третий гид-роксил - фосфорной кислотой, одна валентность которой используется для этерификации холином. Разнообразие лецитинов и ке-фалинов зависит от природы
содержащихся в них остатков жирных кислот (например, димиристо-, дипальмито-, дистеарофосфа-тидилхолины) и от положения остатка фосфорной кислоты в молекуле глицерина: оно может
быть центральным (р-лецитины и р-кефалины) или крайним (а-лецитины и а-кефалины).
Структурная формула лецитина в диполярной ионной форме следующая:
Холин является производным гидрата окиси аммония (NH4OH), в котором три водородных атома
замещены метильными группами (СН3), а четвертый - остатком этилового спирта:
Гидроксильная группа при атоме азота находится в ионизированном состоянии, поэтому холин
проявляет щелочные свойства. Под действием ферментов холин может передавать свои метильные группы другим веществам, принимая активное участие в обмене веществ в живом организме.
Чистые лецитины представляют собой белые гигроскопические вещества, темнеющие на воздухе.
Некоторые лецитины, например извлеченные из яичного желтка, воскообразны. Лецитины хорошо
растворяются в жирах, этиловом спирте и в других органических растворителях, за исключением
ацетона и метилацетата.
Содержание лецитинов в фосфатидах масличных семян колсблется в среднем от 20 до 40%. Наибольшим количеством лецитинов отличаются фосфатиды семян
сои.
Наряду с лецитинами встречаются упомянутые выше кефали-ны - фосфатидилэтаноламины.
Структурная формула кефалина в диполярной ионной форме следующая:
Кефалины - твердые вещества белого цвета, гигроскопичны так же, как и лецитины. Растворяются
во многих органических растворителях, кроме ацетона, и в отличие от лецитинов, способных растворяться в этиловом спирте, кефалины в нем не растворяются. Этим пользуются при разделении
лецитинов и кефалинов.
Сравнивая формулы лецитина и кефалина, можно видеть, что в кефалине вместо холина содержится этаноламин, называемый ко-ламином. Коламин - аминоэтиловый спирт (моноэтаноламин),
содержащий гидроксильную группу и аминогруппу при соседних атомах углерода:
NHjj-СН2-СН2-ОН.
Это сиропообразная жидкость, легко смешивается с водой, обладает щелочными свойствами.
Содержание кефалинов в фосфатидах масличных семян несколько ниже, чем лецитинов. Однако
при разделении смеси фосфатидов кефалиновая фракция по количеству преобладает. Это объясняется тем, что в эту фракцию попадают и другие фосфатиды, сходные с кефалином по некоторым
свойствам, например фос-фосерины и фосфоинозитиды.
Фосфосерины отличаются от лецитинов и кефалинов наличием в них серина - аминогидроксикислоты: СН2ОН-CHNH2-СООН. Свободный карбоксил придает этим фосфатидам кислый характер.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 100 из 204
В растительных фосфатидах фосфосерин обычно ассоциирован с ионом щелочного металла, чаще
всего с ионом калия. Содержание фосфосеринов в фосфатидах масличных семян не превышает
5%.
В последнее время в составе фосфатидов обнаружены фосфоинозитиды- соединения мало изученные. В их состав входит инозит- шестиатомный циклический спирт, представляющий собой белое
кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. При гидролизе фосфоинозитида были обнаружены: инозит, фосфорная кислота, сахара, жирные кислоты и коламин. Фосфоинозитид, выделенный из бобов сои, связан гликозидной связью с сахаром (галактозой или арабинозой) и
сложноэфирной связью с остатком фосфорной кислоты. Известно также, что инозитфосфатиды
представляют собой значительную фракцию растительных фосфатидов (15-25%).
Фосфоинозитиды и фосфосерины, как и кефалины, не растворяются в этиловом спирте, поэтому
при разделении смеси фосфа-тидов они оказываются в кефалиновой фракции.
Как видно из данных табл. 23, в составе фосфатидных концентратов имеются ценные в физиологическом отношении вещества - токоферолы, стерины и каротиноиды. Их наличие объясняют
сорб-ционными процессами при выделении фосфатидов из масла.
Кроме связанных Сахаров (часть их связана с фосфоинозити-дами) обнаружены в концентратах
фосфатидов и свободные, количество их обычно не превышает 5%. Среди свободных Сахаров
найдены: сахароза, раффиноза, стахиоза.
Чаще всего применяют соевые фосфатидные концентраты, редко подсолнечные, в основном из-за
того, что они сохраняют специфический запах подсолнечного масла. Содержание фосфатидов в
сое 1,6-3,2%, в семенах подсолнечника 0,6-0,8%.
Цвет фосфатидного концентрата допускается от светло-желтого до коричневого. Интенсивность
окраски фосфатидных концентратов зависит от степени тепловой обработки семян, продолжительности сушки концентратов и т. п. Чем выше температура обработки и продолжительнее сушка, тем темнее конечный продукт. Кроме того, цветность фосфатидных концентратов зависит от
присутствия в них меланофосфатидов - продуктов взаимодействия аминокислоты (серина) с редуцирующими сахарами и продуктами их распада - оксиметилфурфуролом и фурфуролом.
Консистенция фосфатидов зависит от температуры. При обычной температуре они пастообразны.
С повышением температуры разжижаются, становясь подвижной, вязкой жидкостью.
Разводку шоколадной массы можно производить на специально для нее отведенной стадии обработки, в темперирующей машине или в процессе конширования.
Большую роль в снижении вязкости шоколадных масс при разводке играет последовательность
загрузки какао-масла и фосфатидов.
На основании исследований, проведенных во ВНИИКПе Т. П. Ермаковой с сотрудниками, дается
практическая рекомендация: сначала ввести в шоколадную массу половину какао-масла (от всего
количества, даваемого на разводку), спустя 15 мин - разведенный фосфатидный концентрат и еще
через 15 мин - остальное какао-масло. В этом случае вязкость оказывается ниже, чем во всех
остальных опытах, в которых исследовались другие варианты последовательности загрузки разжижителя и какао-масла.
Рекомендуется также длительное перемешивание (5-6 ч) шоколадной массы перед введением
фосфатидов, что приводит к резкому снижению вязкости после разводки.
Другой путь экономии какао-масла состоит в частичной замене его твердыми жирами. Наличие
твердого жира в шоколадной массе должно указываться на этикетке.
В ряде стран - Англии, Голландии, ФРГ и др. - одним из способов получения жира-заменителя является синтез динасыщен-ных - мононенасыщенных триглицеридов, в которых ацилы олеиновой кислоты занимают положение 2. Синтез проводится ступенчатой этерификацией соответствующего набора жирных кислот или смеси триглицеридов с глицерином.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 101 из 204
Полученный синтетический заменитель имеет в своем составе пальмитиновую кислоту (18,2%) и
примерно по 40% стеариновой и олеиновой кислот. В смеси триглицеридов более 90% занимают
симметричные глицериды, остальные глицериды - несимметричные динасыщенные и мононасыщенные. Температура плавления жира 32°С. В литературе сообщается, что этот жир не дает эвтектических смесей с какао-маслом.
Другой, чаще применяемый способ получения заменителя какао-масла состоит в фракционировании пальмового масла в безводном ацетоне. Фракционирование проводят одно- или многократно.
Полученные фракции разделяют под вакуумом или под давлением, используя те из них, которые в
большей мере схожи с какао-маслом. Такой жир создан в Англии и широко применяется на английских предприятиях как заменитель какао-масла под торговым названием коберин. В Голландии методом фракционирования получают жир под названием кальветта. Способ его производства
примерно такой же, как и коберина. В Японии для производства заменителя какао-масла фракционируют натуральное или гидрированное пальмовое масло, используя в качестве растворителя ацетон и его смесь с изопропаном. Как правило, натуральное пальмовое масло фракционируют многократно. Заменитель носит название фуджи. Он содержит 64% дннасыщенных - мононенасыщенных глицеридов, в которых ацилы олеиновой кислоты занимают положение 2.
К приведенным примерам жиров-заменителей какао-масла можно добавить и другие: витокан
(ФРГ), гарфак (Италия), VSDA (США), суперкоа и экстракоа (Англия).
В литературе есть указания на хорошее качество этих жиров. Они снежно-белого цвета, не имеют
неприятного вкуса, запаха. По твердости, хрупкости, температурам плавления и застывания близки к какао-маслу.
Десертные шоколадные массы. Шоколадную массу, предназначенную для десертных сортов шоколада, подвергают дополнительной механической и тепловой обработке в коншмашинах. Процесс обработки в них называется коншированием.
Из имеющегося многообразия конструкций коншмашин (продольные, ротационные, циркуляционные и др.) наибольшее распространение получили продольные, иногда называемые и горизонтальными.
Схематический разрез продольной коншмашины приведен на рис. 49.
Шоколадную массу загружают в четыре глубокие емкости 3, днища и стенки которых закруглены.
Гранитные катки 1 энергично перемешивают массу, совершая поступательно-возвратное движение по днишу емкости. Катки приводит в движение закрепленный на валу 7 кривошипный механизм 6. Каждая емкость снабжена водяной рубашкой 8, в которую подается горячая вода для подогрева шоколадной массы. Во время работы машины емкости закрывают крышками 4, предотвращая разбрызгивание массы. Катки свободно вращаются вокруг своих осей с помощью шатунов
5. Обработанную шоколадную массу с помощью насосов 2 выгружают из машины и направляют
на формование.
Обработка шоколадной массы продолжается непрерывно в течение 72 ч при температуре 65-70°С
(для молочных сортов шоколада температуру снижают до 45-50°С).
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 102 из 204
Рис. 49. Коншмашина.
Под влиянием механического и теплового воздействия в шоколадной массе происходит ряд физико-химических и структурно-механических изменений, которые обусловливают существенное
улучшение качества шоколада, повышая его вкусовые и ароматические достоинства. s
При обработке массы в коншмашинах снижается вязкость, прочность и влажность и увеличивается гомогенность массы. Перемешивание сопровождается соударением частиц и ударами массы о
стенки емкостей: катки, совершая 30-36 ходов в минуту, сильными ударами отбрасывают массу на
стенки емкостей; стекая со стенок, масса снова попадает в движущийся поток и снова перемешивается. Интенсивное механическое воздействие влечет за собой разрушение конгломератов, образовавшихся после вальцевания, и равномерное распределение твердой дисперсной фазы в жидкой
дисперсионной среде. Вследствие равномерности распределения масса становится более однородной, гомогенной. Вкусовые достоинства шоколада выражены тем полнее, чем выше гомогенность
его состава. Влияние перемешивания для достижения полной гомогенности подтверждено исследованиями Т. П. Ермаковой и Г. М. Клешко.
Проведенные профессором А. Л. Рапопортом с сотрудниками фундаментальные исследования в
области теории и практики технологии шоколада, продолженные и развитые затем его учениками
Г. А. Маршалкиным, Т. П. Ермаковой, Л. С. Кузнецовой и др., показали связь явлений, происходящих при производстве шоколада, значимость их и влияние на качество готовых изделий. Весь
процесс производства шоколада в той или иной мере связан со структурообразованием, которое
зависит от температуры и других факторов.
Структурообразование при понижении температуры происходит в результате усиленного сближения частиц твердой фазы, возникновения контакта между ними и сцепления этих частиц через
тонкие прослойки какао-масла, являющегося в системе дисперсионной средой.
Для шоколадной массы как структурированной системы важными характеристиками служат вязкость и прочность структуры.
Изменение вязкости и прочности происходит на протяжении всего процесса обработки шоколадных масс, величины их не одинаковы на различных участках производства, и задача состоит в том,
чтобы в каждом отдельном случае эти характеристики были оптимальны как для процесса приготовления полуфабриката с заданными свойствами, так и в конечном счете для выпуска товарной
продукции высокого качества. Так, например, направляя шоколадную массу на вальцевание, необходимо поддерживать пластические свойства, обусловленные сравнительно высокой прочностью
структуры, с тем чтобы масса толстым, плотным слоем прилегала к поверхности измельчающих
валков и не сбрасывалась с них центробежной силой. При таких условиях как производительность
пятивалковой мельницы, так и эффект измельчения оказываются большими.
Указанными свойствами массы обладают при определенном содержании жира и температуре. Как
известно, содержание какао-масла в шоколадной массе на участке измельчения не превышает 2729%. Температура массы около 40°С. Следовательно, какао-масло также играет важную роль в образовании структуры.
Добавление какао-масла сверх указанного количества (разводка массы) обусловливает снижение
вязкости и уменьшение прочности, масса становится жидкой, легко транспортируемой на участки
последующих операций. Величины вязкости и прочности шоколадной массы после разводки 7,6
Па-с и 45,1 Па соответственно. Экспериментальное изучение процессов, протекающих при коншировании шоколадных масс в течение 72 ч, проведенное Л. С. Кузнецовой, позволило установить продолжающееся снижение вязкости и прочности, а также уменьшение влаги в обрабатываемых массах. Причем оказалось, что изменения происходят, главным образом, в течение 48 ч: к
концу вторых суток вязкость с 7,6 Па-с снизилась до 4,65 Па-с, а прочность с 45,1 до 23,7 Па. К
концу третьих суток вязкость и прочность несколько возрастают, не достигая все же первоначального значения.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 103 из 204
Некоторое упрочнение структуры объясняется повышением дисперсности в результате продолжающегося, хотя и незначительного измельчения твердой фазы, при котором увеличивается число
частиц размером менее 16 мкм.
Полагают, что механическая обработка шоколадной массы приводит к сглаживанию острых углов
частиц, к их округлению, благодаря чему вкус шоколада становится более нежным.
С дисперсностью связаны и тиксотропные свойства шоколадной массы, которые проявляются в
тем большей степени, чем тоньше измельчены массы.
Тиксотропия шоколадных масс изучалась многими исследователями, в том числе на кафедре технологии кондитерского производства МТИППа. В этих опытах измельченная шоколадная масса с
установленной предварительно вязкостью подвергалась конши-рованию в течение 72 ч при температуре 65°С. После длительной механической обработки в лабораторной коншмашине вязкость
массы значительно уменьшается и становится постоянной, что служит доказательством разрушения структуры. Оставленная в покое при неизменяющейся температуре шоколадная масса постепенно восстанавливает свою структуру и ее вязкость возрастает, достигая почти первоначального
значения. Такое восстановление структур называют тиксотропным упрочнением.
В условиях производства возможны случаи, когда по каким-либо причинам шоколадная масса
остается на некоторое время в покое при постоянной температуре, при этом не происходит ее расслаивания благодаря тиксотропным свойствам.
Насыщаясь воздухом, нагнетаемым в коншмашину центробежным вентилятором, шоколадная
масса становится менее плотной.
Выше указывалось на удаление влаги из шоколадной массы при коншировании. Содержание влаги
в обработанной массе обычно не превышает 0,5-0,6%, в поступившей на обработку массе влаги 1
% или немного больше.
Наряду с удалением влаги отмечается и удаление летучих соединений, обладающих неприятным
запахом, не свойственным шоколаду. По данным О. А. Харламовой, конширование шоколадных
масс сопровождается не только снижением влажности, но и уменьшением титруемой кислотности
и увеличением активной (рН), следовательно, возможны химические превращения.
Исследовано также влияние процесса конширования на изменения фенольных соединений. Известно, что фенольные (дубильные) вещества обладают вяжущим и горьким вкусом, сообщая его
какао-бобам, в которых они находятся в виде сложной смеси полифенольных соединений.
В процессе переработки какао-бобов, особенно под воздействием высокой температуры обжарки и
последующего измельчения, вяжущий привкус и горечь становятся все менее выраженными.
Смягчение неприятного вкуса происходит вследствие окислительных процессов в фенольных соединениях, их конденсации и полимеризации. Эти же процессы продолжаются при длительном
коншировании, стимулируемые воздействием тепла и воздуха, попадающего в шоколадную массу.
Методом хроматографирования на бумаге установлено, что в процессе конширования увеличивается количество лейкоцианиди-на и (-)-эпикатехина; ( + )-катехина становится меньше.
Указанные изменения приводят к облагораживанию вкуса шоколада, исчезновению неприятной
горечи и вяжущего привкуса.
Причины развития специфического шоколадного аромата в коншируемой массе изучены недостаточно. Можно предположить, что биохимические реакции, лежащие в основе его образования в
какао-бобах под влиянием термической обработки, продолжаются и при коншировании шоколадных масс.
Помимо продольных коншмашин кондитерские предприятия используют и ротационные. Обработка шоколадной массы в ротационных коншмашинах имеет свои особенности. В этих машинах
шоколадной массе сообщается не возвратно-поступательное движение, как в продольных
коншмашинах, а вращательное, совершаемое массой как в горизонтальной, так и в вертикальной
плоскостях с большой скоростью.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 104 из 204
Рабочие органы ротационных коншмашин представляют собой перемешивающие устройства, которые в различных типах машин конструктивно различаются.
Ротационные коншмашины, используемые на отечественных кондитерских предприятиях, представляют собой металлические резервуары цилиндрической формы, в которых перемешивающие
устройства выполнены в виде конических валков и фасонных лопастей, способных вращаться с
переменной скоростью и менять направление движения. Благодаря сложной форме лопастей шоколадная масса при вращении образует тонкие струи, которые легко и энергично смешиваются с
воздухом, нагнетаемым вентилятором.
Большая скорость движения и интенсивная аэрация шоколадной массы способствуют тому, что
обработка шоколадной массы в ротационных коншмашинах заканчивается значительно быстрее,
чем в продольных.
Процесс конширования в ротационных машинах осуществляют в две фазы. Первая фаза, продолжающаяся 18-24 ч, характеризуется непрерывным и интенсивным перемешиванием массы, загруженной в коншмашину сразу после вальцевания, когда она имеет вид тонких хлопьев или порошка
и содержит только то количество какао-масла, которое внесено с какао тертым (26-29%). Если в
шоколадную массу в первой фазе обработки какао-масла не добавляют, то она называется фазой
сухого конширования.
Восстановление пластичной структуры шоколадной массы, присущей ей до вальцевания, происходит как под воздействием тепла, подведенного в машину, так и под воздействием быстрого и
сложного движения массы, зависящего от конструкции рабочих органов
Вторая фаза конширования совмещена с разводкой. Конширо-вание проводят при изменении
направления движения рабочих органов, а следовательно, и массы и использовании более высоких
скоростей. Температуру шоколадной массы повышают до 65-70°С.
Какао-масло и фосфатиды добавляют в конце конширования. Обоснование позднего введения какао-масла, согласно литературным данным, заключается в том, что из шоколадных масс, содержащих жира не более 26-29%, быстрее и легче удаляются влага и летучие соединения.
Ряд отечественных кондитерских предприятий использует ротационные коншмашины не только
для ускоренной обработки шоколадных масс, но и для производства шоколада, содержащего какао-масло в меньших количествах по сравнению с обычно принятым. Производство такого шоколада является примером наиболее эффективного использования какао-бобов. Однако сокращение
содержания какао-масла в шоколаде допустимо только при условии сохранности его структурномеханических показателей: твердости, хрупкости и т. п. - и при отсутствии дополнительных трудностей в ходе технологического процесса, в частности при формовании.
Исследования, проведенные Т. П. Ермаковой и Г. М. Клешко, выявили наиболее оптимальный режим производства шоколада с применением ротационных коншмашин для обработки шоколадных
масс. Критерием качества шоколадных масс, как и в других случаях, служит вязкость в ее минимальном постоянном значении. Для быстрого достижения этой минимальной вязкости, служащей
показателем разрушенной структуры, а следовательно, и возможности направления шоколадной
массы на окончательную операцию-формование, в систему вводятся одновременно основные факторы воздействия. Хлопьевидная шоколадная масса после вальцевания поступает в загрузочную
часть машины одновременно с какао-маслом, количество которого рассчитано так, что обшее содержание его в массе не превышает 31-32%. При этом предварительно разогретая машина пущена
в ход. Тепло, механическое воздействие вращающихся мешалок и наличие какао-масла, одновременно влияя в одном направлении, приводят к тому, что восстановление пластических свойств
шоколадной массы происходит значительно быстрее, чем в приведенном выше способе с примененнием фазы сухого конширования: 8-10 ч вместо 18.
В машине загрузочная и собственно конширующая часть могут быть изолированы одна от другой,
что используется при загрузке массы, и совмещены, когда масса приобрела пластическое состоя-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 105 из 204
ние и способна циркулировать между ними. Частота вращения перемешивающих устройств повышается и, следовательно, интенсивность конширования становится все большей
Обработка шоколадной массы на максимальной частоте вращения продолжается в течение 10-20 ч
для обыкновенных сортов шоколада, 40-45 ч для десертных. Температура обработки 70°С (для
молочных сортов 50°С). Затем, уменьшив частоту вращения мешалок, вводят фосфатиды и для
равномерного их распределения в массе продолжают обработку в течение 1,5-2 ч. Таким образом,
общая продолжительность конширования в ротационных коншмашинах не превышает 50-57 ч,
тогда как в продольных она составляет 72 ч.
Вязкость массы (проверяется перед концом обработки), обеспечивающая оптимальные условия
формования, не превышает 11 - 14 Па-с. Если вязкость выше указанной, ее снижают добавлением
какао-масла, рассчитывая его количество так, чтобы общее содержание жира в шоколадной массе
было равно минимальному рецептурному пределу.
С целью сокращения цикла производства шоколада предпринимаются попытки упростить процесс
приготовления шоколадной массы, главным образом, путем исключения конширования. Некоторый интерес представляют приведенные ниже способы приготовления шоколадных масс, опубликованные в зарубежной печати.
По одному из таких способов какао тертое и сахар, предварительно тонко измельченные, смешиваются в смесителе с какао-маслом и разжижителем. Интенсивная механическая обработка при
смешивании и воздействие фосфатидов приводят к значительному снижению вязкости. Полученная жидкая шоколадная масса перекачивается в следующий обогреваемый шнековый смеситель,
где с помощью вакуума происходит удаление из нее влаги и летучих веществ.
По другому способу рекомендуется предварительная обработка какао тертого ультразвуком, после
которой оно в смесителе смешивается со всем остальным сырьем. Смесь грубо измельчается в
диспергирующей установке, а затем в коллоидной мельнице (при большой частоте вращения) шоколадная масса тонко измельчается и разжижается.
Известный интерес представляет третий способ приготовления шоколадной массы, при котором
применяют два конширующих устройства. Измельченная смесь сырья многократно циркулирует,
переходя не менее 8-10 раз из одного конша в другой через емкости, куда добавляются фосфатиды
и нагнетается воздух, уносящий влагу и летучие вещества.
2. Ореховые массы (пралине и марципановые)
Ореховые массы могут быть получены из обжаренных и сырых ядер орехов. Массы, получаемые
из обжаренных ядер, называются массами пралине, а из сырых - марципановыми.
Конфетная масса пралине - тонкоизмельченный полуфабрикат, полученный смешением сахарной
пудры с тертыми обжаренными ядрами орехов и твердым жиром (какао-маслом, кокосовым маслом, гидрожиром). Разнообразие вкуса конфет достигается введением в массу пралине различных
добавлений: шоколада, фруктовых заготовок и пр., а также ароматических веществ.
По способу производства, по возможности использовать аналогичное оборудование и по ряду
свойств ореховые конфетные массы сходны с шоколадными. Они содержат не менее 30% жира,
влаги в них на 1-1,5% больше, чем в шоколадных массах. Дисперсность при надлежащей обработке на пятивалковых мельницах мало отличается от дисперсности шоколада.
Используемые для производства ореховых конфет ядра миндаля, арахиса, кешью, фундука высококалорийны, содержат в своем составе ценные минеральные вещества, витамины, белки, жир,
углеводы, обусловливая высокую пищевую ценность ореховых конфет. Средний химический состав ядер различных орехов (в %), применяемых в производстве ореховых конфет, показан в табл.
1.
Таблица 1
Составные части
Миндаль (слад- Фундук Арахис Кешью Ядра абрикосовых ко-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
кий)
6,30
55,20
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 106 из 204
сточек
7,08
35,28
Влага
4,79
7,32
3,52
Жир
66,92
47,21
51,21
Азотистые вещества (Nx
23,60
16,06
.22,15 18,06
24,90
X 6,25)
Клетчатка
3,60
3,02
2,53
0,74
Зола
2,30
2,26
1,88
2,56
3,10
Помимо приведенных в таблице составных частей орехов в них содержатся: крахмал, сахара, в том
числе сахароза, редуцирующие сахара, раффиноза, стахиоза, пентозаны и другие углеводы
Состав углеводов колеблется в значительных пределах в зависимости от сортовых особенностей,
условий выращивания и т. п.
Так, например, В. Г. Щербаковым в составе углеводов арахиса найдено (в %): сахарозы 1,5-7,0,
редуцирующих Сахаров 0,06-0,3, крахмала 0,9-6,7 и следы стахиозы.
В углеводах орехов кешью значительно больше редуцирующих Сахаров - 0,55-8,10%, сахарозы 1,3-5,7%; намного больше крахмала: в некоторых образцах исследованных орехов кешью обнаружено его до 20,0% (на сухое вещество при влажности образцов 3,5%).
В сладком миндале, по данным А. Л. Рапопорта, углеводов содержится 14,4%, из них на долю сахарозы приходится около 3,5% и редуцирующих Сахаров 0,09%, причем отмечаются и внутрисортовые колебания.
По исследованиям В. С. Грюнера с сотрудниками, в минеральных веществах орехов имеются
кальций, фосфор, железо и другие элементы. Общее количество минеральных веществ колеблется
от 1,5 до 4% в зависимости от видов орехов.
Как видно из табл. 24, большая часть состава приходится на жиры и азотистые вещества (белки).
Белки ядер орехов представлены главным образом глобулинами, которые, как известно, относятся
к группе простых белков. Глобулины в чистой воде не растворяются, растворимы в 5-15%-ных
растворах нейтральных солей, свертываются при нагревании. К этой группе белков относятся
амандин из миндаля, эксцельсин из американских орехов, арахин из арахиса, анакардин из ядра
ореха кешью и пр.
Структурными элементами молекулы белка являются аминокислоты, набором и количественным
соотношением которых определяется биологическая полноценность белков.
С этой точки зрения белки масличных растений почти не уступают белкам животного происхождения, в которых содержатся все незаменимые аминокислоты в необходимых соотношениях. В
качестве примера можно привести аминокислотный состав глобулина арахиса - арахина. Он «построен» из 18 аминокислот, среди которых найдены лизин, метионин, триптофан - так называемые
критические аминокислоты, по наличию которых часто судят о полноценности белка.
Голант, а позднее и Алтшуль также выделили из белков ядра миндаля значительное количество
аминокислот, в том числе лизин и триптофан.
Жирнокислотный состав масел миндаля и других орехов качественно примерно одинаков с составом какао-масла. В этих маслах содержится пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линоле-вая и
линоленовая кислоты. Однако по содержанию кислот масла резко различаются: пальмитиновой
кислоты в какао-масле 24,4%, в масле миндаля 7,30%, а в масле фундука 5,4%; стеариновой кислоты в какао-масле 35%, в масле миндаля 1%, фундука 2%. Масла миндаля, фундука, арахиса и
кешью более чем на 80% состоят из ненасыщенных жирных кислот.
Триглицеридный состав какао-масла и ореховых масел также различен. В какао-масле преобладают динасыщенные - мононенасыщенные триглицериды (sus). Большую часть ореховых масел составляют триненасышенные триглицериды. Этим объясняется жидкое состояние ореховых масел в
обычных условиях.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 107 из 204
Значительная ненасыщенность ореховых масел обусловливает прогоркание, что неблагоприятно
отражается на вкусе изделий из ореховых конфетных масс. Прогоркание может быть вызвано
окислительными процессами, которые протекают при контакте жиров с кислородом воздуха. Некоторые факторы могут ускорить процесс окисления, например высокая температура и ультрафиолетовые лучи.
Правильной организацией хранения ореховых изделий можно замедлить окисление жиров, а следовательно, и прогоркание. Пониженная температура на складах, хранение без доступа света и
воздуха, применение окрашенных упаковочных материалов и тары могут быть рекомендованы в
качестве мер борьбы с окислительными процессами масел в конфетах на ореховой основе.
Можно предотвратить или затормозить окисление масла добавлением в массу пралине антиокислителей естественных или синтетических.
К наиболее активно действующим естественным антиокислителям относится жирорастворимый
витамин Е. Он представляет собой смесь спиртов сложного состава, которые называют токоферолами. Из известных восьми изомеров токоферола наибольшей антиокислительной способностью
обладают у- и б-токоферолы.
Витамин Е в сравнительно значительных количествах находится в фосфатидных концентратах, в
бобах сои, зародышах кукурузы и в жирах злаков. Поэтому рекомендуют добавление в массу пралине тонкоизмельченной соевой или овсяной муки, муки из зародышей кукурузы и пр.
Синтетические антиокислители, например нордигидрогваярето-вая кислота, также замедляют прогоркание масел, оказывая заметное антиокислительное действие на масла орехов даже при введении их в очень малых количествах (сотые доли процента).
Наиболее стойкими при хранении оказываются изделия с миндалем, который можно использовать
как в сыром, так и в обжаренном виде. Другие виды орехов менее стойки, например арахис, конфетные изделия из арахиса ; кроме того, сырой арахис в изделиях сохраняет присущий ему бобовый привкус, исчезающий лишь после обжарки. Этот неприятный привкус можно в значительной
степени смягчить, обрабатывая арахис паром или раствором соли с последующей кратковременной обжаркой. Согласно литературным данным, в летучих веществах сырого масла арахиса выделены углеводороды гипоген Ci5H3D и арахиден С^Нзз, обусловливающие его специфический запах
и вкус.
Садовый сорт лещинного ореха фундук, который в производстве часто называют шпанским (испанским) ядром, широко распространен з кондитерском производстве. Для приготовления конфетных масс его применяют также преимущественно в обжаренном и растертом виде. Дробленые
и целые обжаренные ядра арахиса и фундука добавляют в некоторые сорта конфет («Белочка» и
др.). Ядра абрикосовых косточек (сладкие) и орехи кешью по вкусу близки к миндалю, в производстве ореховых конфет их используют, как и другие ядра орехов, подвергая обжарке и измельчению.
На кондитерские фабрики орехи поступают очищенными от скорлупы. Здесь их подвергают контрольной очистке на сортировочных машинах с ситами, соответствующими размеру орехов.
После очистки орехи направляют на обжарку, используя для этой цели периодически действующие обжарочные аппараты или сушилки. Обжарку ведут при сравнительно высокой температуре
(130-170°С) до содержания сухих веществ не менее 97,5%.
В процессе обжарки наряду с удалением влаги происходят сложные химические превращения составных частей орехов, следствием которых является образование характерного вкуса и аромата.
Эти вопросы изучены пока недостаточно.
Претерпевают изменения белки: наблюдается некоторое разложение их с образованием следов сероводорода.
Окраска орехов при обжарке становится более темной, что можно объяснить меланоидинообразованием, поскольку в составе орехов имеются восстанавливающие сахара и аминокислоты.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 108 из 204
С реакцией меланоидинообразования связывают и образование аромата многих продуктов: хлеба,
печенья, вина и др. Сахаро-аминная реакция обусловливает развитие специфического аромата.
Так, например, при взаимодействии лейцина с глюкозой обнаруживается характерный шоколадный аромат; смесь из аспараги-новой и глютаминовой кислот с глюкозой при 100°С обладала запахом миндаля.
Ю. С. Рыбакова изучала изменения химических показателей ореховых масел в процессе термической обработки орехов. Наблюдались изменения некоторых констант ореховых масел.
Изменение кислотного числа неодинаково для различных орехов: оно значительно увеличивается
в маслах арахиса и кешью и очень мало - в масле миндаля; следовательно, масло последнего более
стойко к действию температуры, чем масло кешью и арахиса.
Возрастание кислотного числа при высокой температуре происходит в результате разложения жира с образованием свободных жирных кислот. Разложение жира под влиянием термической обработки подтверждается уменьшением числа омыления. Уменьшение числа омыления происходит
вследствие удаления летучих кислот, как образовавшихся при разложении жира, так и имевшихся
до обжарки. Этим можно объяснить потерю сухих веществ, которая хотя и в небольших размерах
(1-2%), но происходит при обжарке орехов.
Для некоторых сортов ореховых конфет орехи подвергают дополнительному обжариванию на открытом огне в смеси с сахаром до его расплавления и превращения в карамельную массу. Смесь
орехов с карамелью измельчают, предварительно охладив. Конфеты, изготовленные из ядер, обжаренных с сахаром, обладают своеобразным приятным ароматом и вкусом. Если такая обработка
не предусмотрена, то орехи после обжарки измельчают на трехвалко-вых мельницах до полужидкого состояния и смешивают с другими положенными по рецептуре ингредиентами, главными из
которых являются измельченный до пудры сахар и жир. В результате смешивания получают однородную, но недостаточно измельченную массу, которую обработкой на пятивалковой мельнице
доводят до тонкого измельчения - получения более 80% частиц размером менее 30 мкм. При вальцевании происходит значительное увеличение общей поверхности частиц. Масса становится сухой, поэтому ее разводят какао-маслом или иным твердым жиром. Добавление твердого жира в
массу пралине обусловлено необходимостью придать массе достаточную прочность, при которой
не нарушается форма конфет при дальнейшей обработке. Таким образом, полученная масса пралине содержит смесь жиров, состоящую из жидкого орехового масла и твердого жира. По структуре пралине представляет собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются кристаллики сахара и частицы твердых орехов, а дисперсионной средой - смесь из жиров орехов и
жиров, добавленных по рецептуре.
Ореховая масса обладает и пластично-вязкими свойствами, для нее характерно наличие внутренней структуры, проявляющейся в аномалии вязкости, тиксотропном упрочнении после прекращения механического разрушения.
Структурно-механические свойства пралине в большой мере зависят от того, что твердые растительные жиры, например какао-масло, при смешивании с другим жиром, имеющим другой состав
или строение глицеридов, образуют смеси, у которых температура плавления и застывания, а также твердость значительно ниже, чем у исходного твердого жира.
Исследования И. С. Гейко и О. П. Дарменко показали, что в смеси этих масел позиционно-типовой
состав триглицеридов изменяется. Содержание тринасыщенных и динасыщенных - мононенасыщенных глицеридов снижается, а содержание триненасыщен-ных и диненасыщенных - мононасыщенных повышается. Это обстоятельство в значительной степени определяет снижение температуры плавления смеси твердого и жидкого жира - какао-масла с маслом миндаля, с маслом фундука и с другими ореховыми маслами.
По данным исследований, проведенных Р. Г. Зобовой с сотрудниками, в смеси какао-масла с ореховым, доля которого составляла 20% и 40%. температура застывания понижается незначительно;
если же масла орехов в смеси 60% и 80% от массы какао-масла, температура застывания достигает
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 109 из 204
12°С. В смеси масел, составленной из 2/3 орехового масла и '/з сливочного, температура застывания снижается с 12,3 до 6,8°С; температура плавления этой смеси 18,2°С. Авторы работы считают,
что в целях экономии какао-масла можно его расход уменьшить на 5%, увеличив соответственно
количество сливочного масла, при этом качество конфет не ухудшается и трудностей в процессе
производства не возникает.
Помимо какао-масла в кондитерском производстве, и в частности при производстве ореховых
масс, применяют и другие твердые жиры.
Гидрогенизацией (насыщением ненасыщенных жирных кислот молекулярным водородом в присутствии катализатора) хлопкового, арахисового масла или их смеси из равных количеств получают твердый жир, который называют кондитерским. Жир достаточно тверд. Его температура
плавления 37°С. Кондитерский жир используют в основном в конфетных массах, в частности в
ореховых.
Путем фракционирования гидрированного пальмоядрового масла из расплава также получают
твердый жир. Он плавится при 34,5°С, застывает при ЗО.ГС.
Во ВНИИКПе разработана технология нового сорта изделий с использованием этого жира в смеси
с какао-порошком. Изделия форм уют в виде плиток, как и шоколад. При разработке нового сорта
была учтена несовместимость какао-масла с другими жирами, которые по жирнокислотному составу и структуре глицеридов отличаются от него.
В составе твердого жира больше всего лауриновой кислоты
(45% и более), примерно по 20% миристиновой и стеариновой кислот, не более 10% пальмитиновой кислоты и в незначительных количествах каприловая и каприновая кислоты.
Очевидно резкое различие жирнокислотных составов твердого жира и какао-масла, а следовательно, и структуры триглицеридов. Триглицериды какао-масла и твердого жира не образуют при
смешивании твердых растворов и, как показали исследования И. В. Ни-конова, затвердевают и
плавятся раздельно. Образующиеся эвтектические смеси имеют низкую температуру плавления.
При одних и тех же температурах содержание твердой фазы в смеси меньше, чем в какао-масле.
Соотношение твердого и жидкого жиров в смесях определяет структурно-механические свойства
массы: вязкость, напряжение сдвига, пластичность и т. п. Большое значение в формировании этих
свойств имеют также влажность, температура и общее содержание жира в массе.
По данным Ю. С. Рыбаковой, вязкость масс пралине одинаковой влажности и жирности, приготовленных из различных орехов, почти одинакова. Следовательно, привести вязкость к оптимальному значению при указанных условиях можно путем изменения температуры.
Исследования Н. В. Карушевой показали, что жир и влага оказывают противоположное влияние
на вязкость: если увеличить содержание жира в ореховой массе, вязкость значительно уменьшится. Так, например, при содержании жира 29% вязкость массы равна 60 Па-с; если жира в массе
31%, вязкость снижается до 40 Па-с. Плотность массы пралине обычно не превышает 1300 кг/м3.
Увеличение содержания влаги от 0,6 до 1,4% повышает вязкость примерно в 2-3 раза. Это объясняется адсорбцией воды на поверхности твердых частиц, препятствующей смачиванию жиром;
поэтому происходит увеличение внутреннего трения, вязкости.
Для создания оптимального режима работы и обеспечения высокого качества изделий необходимо
поддерживать постоянную влажность массы, которая несколько различна для разных сортов конфет, но в общем не должна превышать 3%.
Выше указывалась последовательность операций в приготовлении ореховой конфетной массы.
Одной из них, предопределяющей качество ореховых конфет, является смешивание измельченной
сухой массы с твердым растительным жиром (отминка).
При отминке оптимальные реологические характеристики массы достигаются энергичным перемешиванием, при котором создается полная однородность, гомогенность массы благодаря равномерному распределению жидкой фазы между твердыми частицами. Для этого температура перемешивания должна быть на несколько градусов выше температуры плавления смеси жиров.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 110 из 204
Чем однороднее состав массы, тем больше в ней возникнет центров кристаллизации при ее охлаждении, что, как известно, является i необходимым условием для получения мелкокристаллической структуры. Она придает изделиям тонкий, нежный вкус.
Возникновение центров кристаллизации в максимальном количестве зависит от скорости охлаждения. Для создания во всей массе центров кристаллизации какао-масла в устойчивой р-форме С.
С. Джюгисом предложено перемешанную при отминке массу пралине направлять на охлаждение в
тонком слое на трехвалковую мельницу, поддерживая при этом температуру на 2-3°С выше температуры застывания смеси жиров, входящих в состав массы. Для этого валки мельницы охлаждаются рассолом с температурой -8°С.
Приведенные режимы отминки массы и ее охлаждения учтены в способе обработки масс пралине,
разработанном А. П. Ходак и др. По этому способу измельченная смесь сырья направляется в вибросмеситель, где смешивается с твердым жиром. Наряду с перемешиванием с помощью фасонных
лопаток, укрепленных на двух валах, вращающихся с частотой 42 с-1, масса подвергается вибрации с частотой колебаний около 2,3 Гц при 40°С.
Обработка в вибросмесителе в течение 50 с приводит к получению массы пралине, однородной по
составу; структура массы разрушается, о чем свидетельствует минимальная, не изменяющаяся во
времени вязкость, величина которой не превышает 40-60 Па-с.
Последующим пропуском тонкого слоя массы через трехвалковую мельницу с охлаждаемыми
рассолом валками температура массы снижается до 12-24°С. Вязкость и предельное напряжение
сдвига охлажденной массы равны соответственно 150-200 Па-с и 15 кПа.
При охлаждении массы пралине происходит частичная кристаллизация жира, поэтому при формовании массы процесс структурообразования конфет сокращается.
Разновидностью пралине являются заварные массы. Для их получения в ореховую массу вливают
горячий сахарный сироп, в связи с чем доля сухих веществ уменьшается до 90-92%, а содержание
жира - до 20-25%.
К ореховым относятся и марципановые массы. Их изготовляют из смеси растертых сырых орехов
с сахарной пудрой или горячим сахаро-паточным сиропом. Марципановая масса очень пластична,
легко деформируется. Из нее чаще всего формуют изделия в виде фруктов, овощей и различных
фигурок. Раскрашивая их поверхность, получают красивые декоративные изделия.
Содержание сухих веществ в марципановой массе 87%, жира 9-13%, плотность массы 1400 кг/м3.
Контроль производства. Качество шоколадной и ореховой масс проверяют как по органолептическим, так и по объективным показателям, применяя различные методы анализа: физикохимические, химические и др., устанавливая при этом соответствие показателей требованиям
стандарта.
Органолептически контролируют вкус, аромат, твердость при комнатной температуре. Различными методами лабораторного анализа определяют содержание сухих веществ и жира в массе, ее
дисперсность (по методу Реутова).
Контрольные вопросы:
1. Как осуществляется процесс приготовления шоколадных масс?
2. Что такое процесс конширования?
3. Какие концентраты используют при производстве шоколадных масс.
4. Какие процессы происходят при производстве шоколадных масс.
5. Что входит в состав ореховых масс?
6. Какие физико-химические показатели ореховых масс вам известны?
7. Что представляет марципановая масса?
8. Что представляет масса пралине?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 111 из 204
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6.Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
ЛЕКЦИЯ 14
ПРОИЗВОДСТВО КАРАМЕЛИ
ПРОИЗВОДСТВО МАСС АМОРФНОЙ СТРУКТУРЫ
Основным отличием свежеприготовленных карамельных, грильяжных масс и масс для литого
ириса от других кондитерских масс является то, что кристаллический сахар, используемый для их
изготовления, в процессе производства переходит в аморфное состояние.
Для аморфных тел, которые получаются обычно при переохлаждении растворов и расплавов, характерным является переход жидкости в твердое состояние в широком интервале температур, а не
при одной и той же температуре, как в случае кристаллизации масс. При некоторых температурах
аморфные кондитерские системы являются твердыми телами, при других (более высоких) температурах в них появляются закономерности жидкого тела. Например, при температуре выше 110°С
карамельная масса представляет собой жидкость, а при комнатной температуре - твердое тело.
Нормальной рецептурой карамели считается такая, в которой на 100 частей сахара приходится 50
частей патоки. Патока выполняет при этом роль антикристаллизатора. Без патоки практически невозможно получить сахар, в аморфном состоянии, каковым он является в карамельной массе.
Взамен патоки в качестве антикристаллизатора используется инвертныи сироп. При этом замена
патоки инвертныи сиропом производится полностью или частично.
Карамельная масса
Карамельная масса - это аморфная масса, полученная увариванием высококонцентрированных
растворов Сахаров в смеси с другими углеводами до концентрации сухих веществ 96-99%.
В зависимости от рецептуры в состав карамельной массы входят: сахароза, мальтоза, глюкоза,
фруктоза, декстрины и другие олигосахариды - продукты неполного гидролиза крахмала. Кроме
того, в карамельной массе содержится то или иное количество продуктов теплового изменения
Сахаров.
Основным сырьем для изготовления карамельной массы являются: сахар-песок (сахароза) и патока, представляющая собой продукт неполного гидролиза крахмала.
Карамельный сироп, приготовленный тем или иным способом, содержанием сухих веществ около
85% поступает в сборник 1, нанасосом 2 подается на уваривание (рис. 1). Уваривание каранного
сиропа в варочном аппарате 3 производят до содержания их веществ 96-99% (в зависимости от
вида карамели). Процесс уваривания можно осуществить, используя для этих ей различную варочную аппаратуру. Наибольшее распространение в промышленности при уваривании карамельных сиропов до карамельных масс получили унифицированные вакуум-аппараты отделенной вакуум-камерой и ручной или механизированной вязкой массы. Кроме того, на некоторых кондитерских предприятий при изготовлении леденцовой карамели на механизированных поточных линиях
уваривание сиропа осуществляется в змеевиковых конках при атмосферном давлении.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 112 из 204
1. Схема поточной линии производства карамельной массы.
За рубежом для уваривания карамельных масс широкое распостранение получили пленочные аппараты, работающие как при атмосферном давлении, так и под вакуумом. Для процесса уваривания массы в пленке характерна высокая интенсивность теплообмена, его кратковременность (порядка нескольких секунд) и связанное с этим незначительное изменение углеводов в процессе
уваривания.
Применяемые в карамельном производстве аппараты рассчитана давление греющего пара 600 кПа.
Средний коэффициент юпередачи при уваривании сиропа до карамельной массы составляет от
258-291 Вт/(м2-К).
Особенностью уваривания карамельных масс в тонкослойных и яочных аппаратах является то, что
процесс удаления влаги этом происходит из тонкого слоя или пленки. Процесс уваривания карамельного сиропа до карамельной массы в таких аппаратах более кратковременный.
3 зависимости от способов уваривания и рецептуры карамель-) сиропа конечные температуры готовой карамельной массы для растижения одного и того же значения содержания сухих веществ
здесь будут различны.
Если уваривание карамельного сиропа производят без вакуума Г то температура, при которой происходит удаление избыточной влаги из сиропов, будет выше, чем при уваривании под вакуумом,
як составляет на выходе из аппарата 150-155°С.
Конечная температура уваривания сиропа определяется также содержанием сухих веществ и рецептурой. Так, при уваривании сахаропаточного сиропа температура карамельной массы, имеющей 98% сухих веществ, на выходе из вакуум-камеры составляет 124- 126°С, при уваривании сахаро-инвертного сиропа при прочих равных условиях температура карамельной массы будет равна
130°С.
При уваривании карамельных сиропов температура массы и продолжительность ее уваривания
изменяются в зависимости от) разрежения в вакуум-камерах.
Для получения высококачественной (светлой, стойкой при хранении) карамели все процессы, связанные с воздействием на сахаропаточную смесь тепла, следует производить в возможно более
короткие промежутки времени. С этой точки зрения небезразличным является и давление греющего пара и разрежение в вакуум-аппаратах. При повышении давления греющего пара сокращается
продолжительность процессов уваривания массы (растет производительность). За рубежом для
варки карамельной массы используют греющий пар давлением 800-1000 кПа.
На качество карамельной массы большое влияние оказывает / также величина разрежения в аппарате. При повышении разрежения значительно снижается и температура массы, что благоприятно
\ влияет на качество карамели.
Как ранее отмечалось, содержание сухих веществ в готовой карамельной массе в зависимости от
того, для каких целей ее готовят, колеблется в пределах 96-99%.
Для изготовления леденцовой карамели массу уваривают до более высокого содержания сухих
веществ -98,5-99%. Исключением является леденцовая карамель, которая формуется на карамелеформующих агрегатах ИЗМ-2. Для такой карамели в связи с особенностями формования на этих
машинах карамельную массу уваривают до содержания сухих веществ 96,0-96,5%.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 113 из 204
При более высоком Содержании сухих веществ в массе готовая карамель при прочих равных
условиях дольше сохраняет свои аморфные свойства. Однако в связи с тем что вязкость карамельной массы резко возрастает с повышением содержания сухих веществ, обработка такой массы,
например, при изготовлении карамели с начинками, переслоенными карамельной массой, затрудняется. Поэтому для получения карамели с начинками содержание сухих веществ в карамельной
массе несколько ниже. В зависимости от вида начинок содержание сухих веществ в карамельной
массе составляет 96,5-98%.
При приготовлении карамельной массы необходимо учитывать также рецептуру карамели, ее состав, так как на структурно-механические свойства карамельной массы, например на ее вязкость,
пластичность, хрупкость, оказывают влияние рецептура, общее содержание сухих веществ и температура. Это в свою очередь влияет на процессы, связанные с обработкой массы на тянульных
машинах с формованием массы и т. д.
Плотность карамельной массы также является функцией содержания сухих веществ и рецептуры и
может быть вычислена по следующей формуле:
р = (8,5а + 25,8i/ + 702) 10"3,
где р - относительная плотность карамельной массы; а - содержание сухих веществ, %;
у - отношение сухих веществ патоки к сахару в рецептуре карамельной массы.
Жидкая карамельная масса после выгрузки из варочных аппаратов охлаждается до температуры
85-90°С. При необходимости на этом этапе в нее вводят краситель, кислоту и эссенцию. В процессе охлаждения который может осуществляться как в потоке, так и на охлаждающих столах (периодически) происходят изменения массы: из жидкого, текучего она переходит в вязко-пластичное
состояние. В таком состоянии карамельную массу подвергают обработке - перетягиванию или
проминке.
В зависимости от рецептуры и содержания сухих веществ в карамельной массе переход ее из жидкого в вязко-пластичное состояние, а при дальнейшем охлаждении и в твердое состояние происходит в различных температурных интервалах. При выработке карамельной массы на механизированных поточных линиях (см. схему на рис. 19) жидкая карамельная масса поступает в воронку
охлаждающей машины 4 и далее в виде ленты толщиной 4-5 мм и шириной в зависимости от производительности охлаждающей машины от 300 до 600 мм проходит между вращающимися охлаждаемыми водой валками.
Далее лента карамельной массы поступает на наклонную охлаждаемую изнутри плиту. При этом в
карамельную массу из специальных дозаторов непрерывно подаются краситель, кислота и эссенция. В нижней части плиты карамельная лента специальным устройством складывается в жгут таким образом, чтобы введенные в массу ароматические, вкусовые и красящие вещества оказались
внутри ленты. Скорость продвижения массы по плите около 5,5 м/мин.
Известно, что карамельная масса является весьма неустойчивой системой: сахара (сахароза), входящие в ее состав, стремятся принять свойственное им кристаллическое состояние. При этом скорость кристаллизации сахарозы зависит от скорости охлаждения и с понижением температуры
(повышением вязкости) быстро падает. Поэтому необходимым условием при изготовлении карамели является ее охлаждение в возможно более короткие сроки.
Для подкрашивания карамельной массы используют специальные разрешенные органами здравоохранения красители. Из искусственных красителей в настоящее время разрешен тартразин (желтый). Из натуральных красителей для подкрашивания подкисляемой карамели применяют энокраситель (красный), получаемый из выжимок винограда - отходов при получении соков и вин. При
сочетании нескольких красителей в различных соотношениях можно получить зеленые, оранжевые и другие цвета.
Для подкисления карамельной массы обычно используют органические пищевые кислоты со слабой инверсионной способностью, стойкие, нелетучие, хорошо растворимые в воде. Таким требо-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 114 из 204
ваниям отвечает широко используемая для подкисления карамельной массы лимонная кислота.
Благодаря невысокой температуре плавления (70-75°С) она хорошо распределяется в массе.
Для подкисления карамельной массы можно применять и другие кислоты: молочную, виннокаменную, яблочную. Однако эти кислоты по сравнению с лимонной имеют ряд недостатков. Так,
виннокаменная кислота имеет высокую температуру плавления (около 170°С) и несколько более
высокую инверсионную способность. Яблочная кислота для подкисления (получения идентичного
вкуса) должна добавляться в карамельную массу в количествах на 20- 30% больше, чем лимонная.
Использование молочной кислоты для подкисления не рекомендуется, так как получается она в
жидком виде (50-60%-ной концентрации) и при добавлении в карамельную массу разжижает ее.
В качестве ароматических веществ при производстве карамели используются разрешенные органами здравоохранения жидкие эссенции, являющиеся спиртовым раствором натуральных эфирных масел (лимонного, мятного, апельсинового) или смеси различных сложных эфиров (синтетических). Недостатком эссенций, приготовленных на спиртовом растворе, является их высокая летучесть при повышенных температурах.
Количество эфирных масел и синтетических душистых веществ в эссенциях составляет обычно
10-20%. Такие эссенции называют однократными. Кроме того, для ароматизации карамельной
массы используются и двукратные и четырехкратные эссенции. В этих эссенциях соответственно
увеличивается доля душистых веществ.
Переход карамельной массы из жидкого в твердое (стеклообразное) состояние связан с непрерывным изменением структурно-механических свойств массы. При этом непрерывно увеличивается
вязкость массы. Увеличение вязкости карамельной массы при переходе из жидкого в пластичное и
далее в твердое состояние составляет сотни паскаль-секунд.
Структурно-механические свойства карамельной массы оказывают определенное влияние на процессы обработки массы (вытягивание, формование, калибрование, заполнение массы начинкой).
Вязкость и пластичность карамельной массы зависят от температуры, содержания сухих веществ,
рецептуры и качественного состава сырья, используемого при приготовлении карамели.
При изменении доли сухих веществ в карамельной массе с 97,1 До 97,9% предельное напряжение
сдвига (пластическая прочность при температуре 60°С) повышалось с 12,8 до 1670 кПа.
Не менее значительное влияние на предельное напряжение сдвига оказывает и температура массы.
Так, изменение температуры массы всего на 1-3°С вызывает соответствующее изменение предельного напряжения сдвига в 1,5-4 раза.
Изменение вязкости карамельной массы в зависимости от температуры представлено на рис. 20.
Реологические свойства карамельной массы оказывают влияние на распределение начинки в карамели, на ее деформационное поведение после формования при охлаждении на узких транспортерах.
Наилучшими условиями процесса формования являются такие, при которых карамельная масса
легко принимала бы определенную (заданную) форму и в то же время обладала такими реологическими свойствами, при которых эта форма сохранялась бы (масса не расплывалась). Исходя из
этого при обработке карамельной массы необходимо строго соблюдать рекомендуемые температурные параметры jwaccbi.
При приготовлении карамели на механизированных поточных линиях карамельная масса после
охлаждения или обработки на тянульной машине непрерывно поступает в обкаточную машину.
Изготовление карамели с начинкой из нетянутой карамельной массы осуществляется на наших
фабриках полупоточным способом, так как пока еще не решен вопрос проминки массы в потоке
после введения в нее вкусовых, красящих и ароматических веществ.
После обработки массы на тянульной машине 5 (см. рис. 19) изменяется не только внешний вид
массы (масса теряет прозрачность и приобретает блестящую шелковистость), но и ее структурномеханические свойства. При обработке карамельной массы в ней более равномерно распределяются введенные в нее добавки. Обычно температура карамельной массы, поступающей на обработку
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 115 из 204
на тянульные машины, равна 88-90°С. В процессе обработки происходит дальнейшее охлаждение
карамельной массы до 80°С. При этом сильно возрастает вязкость массы. В результате вытягивания в массу попадает большое количество воздуха и образуются воздушные пузырьки. При вытягивании снижается относительная плотность массы с 1,54 до 0,93 (после 7 мин обработки).
При увеличении времени обработки массы на тянульной машине (более 7 мин) происходит повышение относительной плотности массы, что можно объяснить разрушением тонких пузырьков и
их слиянием.
При обработке на тянульной машине происходит некоторое повышение влажности массы (масса
сорбирует до 1% влаги). Способость тянутой карамельной массы к поглощению влаги выше, чем
нетянутой, что можно объяснить увеличением поверхности массы.
Рис. 20. Зависимость вязкости карамельной массы с 25 частями патоки от температуры
(97,6% с. в., dv ^=0,05 С"»).
Благодаря лучшей миграции влаги с поверхности во внутренние слои, тянутая карамельная масса
менее липкая с поверхности, чем нетянутая. Склонность к кристаллизации тянутой карамельной
массы также большая, по сравнению с массой, не обработанной на тянульной машине.
Зарождение кристаллов у тянутой карамельной массы можно наблюдать даже при изготовлении
(перетягивании) массы.
В настоящее время на крупных кондитерских фабриках (в Москве, Харькове, Ленинграде, Киеве)
осуществлена частичная механизация приготовления карамели с переслоенными начинками. Несмотря на некоторое отличие в подготовке начинки (пралиновой, ореховой) для подачи ее в карамельный батон, принцип раскладки карамельного жгута на предварительно подготовленный карамельный пласт, предназначенный для верхней «рубашки», одинаков и состоит в следующем: жгут
с начинкой, пройдя последнюю пару калибрующих роликов, попадает на транспортер с качающимся лотком, который и раскладывает жгут в виде петель на подготовленный карамельный
пласт. Получение карамельного «пирога» и передача его в обкаточную машину производится пока
вручную.
Физико-химические изменения углеводов при приготовлении карамельной массы
В процессе производства карамельной массы в результате воздействия высоких температур на исходную рецептурную смесь происходят физико-химические изменения Сахаров, составляющих
эту смесь. При этом повышается цветность, увеличивается содержание редуцирующих веществ.
Это приводит к ухудшению внешнего вида карамели, к снижению ее стойкости при хранении.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 116 из 204
Состав продуктов изменения Сахаров, образующихся при приготовлении карамели, будет различным в зависимости от условий нагревания (степени и продолжительности теплового воздействия),
рецептуры, реакции среды, присутствия примесей, концентрации сахара.
Хотя процессы изменения Сахаров при нагревании в зависимости от перечисленных выше факторов и при совокупности этих факторов будут происходить не совсем одинаково для различных
Сахаров, однако основную схему химических изменений моносахаров, и в частности глюкозы при
ее нагревании в кислой или нейтральной среде, можно представить в следующем виде: нагревание
глюкозы вызывает сначала дегидратацию сахара (отщепление от глюкозы одной или двух молекул
воды). При этом образуются ангидриды глюкозы, реакционно способные соединения, которые могут соединяться или друг с другом или с неизмененной молекулой сахара и образовывать так
называемые продукты конденсации (реверсии). При продолжительном тепловом воздействии отщепляется третья молекула воды и образуется оксиметилфурфурол, который при дальнейшем
нагревании может распадаться с разрушением углеводного скелета и образованием муравьиной и
левулиновой кислоты или образовывать окрашенные соединения.
В общем виде схему химических изменений сахарозы можно представить в следующем виде:
Механизм превращения Сахаров и их склонность к изменениям при нагревании неодинакова. Из
Сахаров, входящих в состав исходной рецептурной смеси для карамели или образующихся в процессе приготовления карамели, наиболее чувствительной к нагреванию является фруктоза. Скорость изменения фруктозы (по данным оптической плотности) примерно в 7 раз больше глюкозы.
Основной компонент всех кондитерских изделий, и в частности карамели, - сахароза - при нагревании в слабокислой или нейтральной среде подвергается инверсии с образованием двух молекул
моноз: глюкозы и фруктозы. Так как сахароза обнаруживает свойства слабой кислоты (константа
ее электролитической диссоциации при 25°С = 3- Ю-13), то при нагревании может происходить ее
инверсия без добавления кислоты (самоинверсия сахарозы).
Тотчас же при появлении моноз ускоряются процессы их дегидратации, происходит образование
продуктов изменения Сахаров, имеющих кислый характер, которые в свою очередь ускоряют процессы инверсии сахарозы и других углеводов.
При нагревании Сахаров невысокой концентрации (10-30%) легко образуется оксиметилфурфурол, в то время как при нагревании высококонцентрированных растворов (70-80%-ной концентрации) он образуется с трудом. Продукты конденсации, наоборот, образуются в больших количествах при нагревании концентрированных растворов Сахаров и особенно при их плавлении.
При изготовлении кондитерских изделий, и в частности карамели, обычно нагревают высококонцентрированные смеси Сахаров (75-80%). Поэтому основную часть продуктов изменения Сахаров
при этом составляют ангидриды Сахаров, продукты конденсации I незначительную часть - продукты глубокого изменения Сахаров.
Как уже отмечалось выше, продукты изменения Сахаров, образующихся при изготовлении карамели, ухудшают ее качество, повышают цветность и гигроскопичность. Однако среди продуктов
изменения Сахаров имеются и такие, которые положительно влияют на устойчивость карамели
против кристаллизации. К ним относятся так называемые первичные продукты, к которым условно относят смесь, состоящую из ангидридов Сахаров, продуктов конденсации (реверсии).
Для оценки стойкости карамельной массы против засахаривания 0 ВНИИ кондитерской промышленности был предложен метод определения так называемых легкогидролизуемых ангидридов,
таких соединений, которые способны при слабокислотном гидролизе подвергаться расщеплению.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 117 из 204
Этими соединениями могут быть диангидриды Сахаров, соединения ангидридов с неизмененными
сахарами и другие продукты конденсации.
Качество сырья, используемого при приготовлении карамельной массы, оказывает влияние на
процессы приготовления и стойкость карамели.
Установлено, что стойкость карамели против засахаривания и ее гигроскопичность (способность
поглощать влагу из окружающего воздуха) зависит от содержания в патоке редуцирующих веществ, от состава золы, активной кислотности патоки (рН), содержания в патоке белковых (азотистых) веществ.
Большое влияние на качество карамели оказывает содержание в патоке редуцирующих веществ, и
в частности содержания в ней глюкозы. Сухие вещества обычной патоки состоят из 20% глюкозы,
20% мальтозы и 60% декстринов. Низкоосахаренная патока имеет значительно меньшее содержание глюкозы (порядка 9-\3%).
Установлено, что со снижением количества глюкозы в патоке стойкость карамели при хранении
повышается. С этой точки зрения наиболее подходящей для производства карамели будет низкоосахаренная патока, изготовленная кислотно-ферментативным гидролизом крахмала.
Весьма нежелательным является присутствие в патоке азотистых веществ, которые, даже при содержании их в незначительных количествах (порядка сотых и тысячных процента), повышают
цветность карамели, приводят к образованию продуктов взаимодействия Сахаров с азотсодержащими соединениями (меланоидинов).
Высокая зольность патоки также неблагоприятно отражается на качестве карамели. К сожалению,
в настоящее время еще нет полной ясности в вопросе, какие из катионов, присутствующих в патоке, оказывают наибольшее влияние на качество карамели (ее цветность, гигроскопичность и т. п.).
Имеется определенная зависимость между рН патоки и ее инверсионной способностью, т. е. способностью к образованию редуцирующих веществ в процессе производства карамельной массы.
Инверсионная способность патоки зависит не только от рН, но и от Других показателей (от солей,
несахаров, которые ослабляют действие иона Н). Это буферное действие различно у различных
видов паток и меняется в зависимости от количества и состава солей.
Как уже было отмечено, общее количество минеральных солей в патоке не должно превышать
0,4%- В золе патоки могут присутствовать следующие катионы и анионы: Са, К, Na, FeO, Р205 и
др. Чем меньше инверсионная способность патоки, тем ценнее она для карамельного производства, так как образующаяся при инверсии сахарозы фруктоза является очень нежелательной составной частью карамели.
Литая ирисная масса
Свежеприготовленная ирисная масса имеет аморфную структуру Основным сырьем для приготовления ириса являются: сахар патока, молочные продукты, жиры (сливочное масло или маргарин)'
Отличительным признаком ирисных масс является присутствие в них молочных продуктов. По
этой причине ирис ошибочно относят к группе молочных конфет, по своей структуре литой ирис
ближе к карамели.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 118 из 204
Рис. 2. Механизированная поточная линия производства литой ириской массы.
Рецептурную смесь готовят смешиванием основных компонентов: сахара, патоки, молочных продуктов, жира.
Приготовление рецептурной смеси производится на различных фабриках не совсем одинаково. На
небольших предприятиях присную рецептурную смесь готовят периодически в открытых емкостях с мешалками, постепенно загружая сырье в эту емкость. Продолжительность приготовления
смеси в этих случаях составляет около 20-25 мин.
Для уваривания ирисной массы применяют различную аппаратуру: открытые варочные котлы,
змеевиковые аппараты, вакуум-аппараты и универсальные варочные аппараты. Наиболее прогрессивным оборудованием для приготовления ирисной массы являются механизированные поточные
линии производства ириса (рис. 2).
Рецептурная смесь с содержанием сухих веществ 78-80% непрерывно подается в обогреваемый
сборник / с мешалкой, откуда с помощью насоса перекачивается в змеевиковую варочную колонку
2. Готовая ирисная масса (имеющая температуру 124-126°С) непрерывно вытекает из качающейся
трубы 3 на охлаждаемый водой вращающийся барабан 4. Ирисная масса равномерно распределяется по поверхности барабана в виде тонкой ленты. С барабана ирисная масса поступает на
наклонную плиту 5 и далее, пройдя через складыватели 6, которые завертывают края ленты
внутрь, масса в виде сплошной толстой ленты подается на формование и завертку. Отформованный и завернутый ирис передается на охлаждаемый воздухом транспортер, где происходит дальнейшее его охлаждение до 25-27°С.
В зависимости от способа уваривания конечная температура ирисной массы при выходе из аппарата колеблется от 95 до 124- 126°С.
Процесс обработки ирисной массы после выгрузки из варочной аппаратуры сходен с процессом
изготовления леденцовой карамельной массы. Ирисная масса после охлаждения до 65-70°С на
охлаждающих машинах (при ее изготовлении на поточных линиях) или на охлаждающих столах
готова к формованию. Ирисную массу, так же как и карамельную, можно уваривать в тонкослойных теплообменниках роторного типа. В настоящее время на фабрике им. К. Маркса в Киеве уваривание литых ирисных масс осуществляется в роторных теплообменниках марки ЗШЛИ, разработанных УкрНИИпродмашем.
Физико-химические изменения, происходящие в процессе производства литой ирисной массы
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 119 из 204
Ирисная масса представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из углеводов, белков
и жиров, и в процессе приготовления массы все ее компоненты в результате теплового воздействия на них претерпевают те или иные изменения. О химических превращениях углеводов было
сказано в предыдущей главе.
Одной из основных реакций, которая протекает при приготовлении молочных ирисных масс, является реакция взаимодействия белков и углеводов - реакция меланоидинообразования. Эта реакция сопровождается потемнением массы, появлением характерного запаха, снижением содержания аминного азота, изменением общей растворимости и т. д.
Несмотря на большое количество исследований, в настоящее время нет единой обобщающей теории процесса меланоидинообразования. Реакция меланоидинообразования - это сложный процесс,
протекающий, по-видимому, в несколько стадий. Кроме того, в зависимости от ряда факторов
протекание процесса различно и зависит от температуры, рН среды, состава и концентрации реагирующих компонентов и т. д.
Наряду с химическими изменениями белков и углеводов при обработке ирисной массы происходит изменение и ее реологических свойств: масса из жидкого состояния, так же как и карамельная
масса, при охлаждении переходит в пластичное. Ирисная масса сохраняет пластические свойства
при более низких температурах по сравнению с карамельной. Так, ирисные массы с содержанием
сухих веществ 92%, с большим содержанием молока и жира, даже при комнатной температуре
еще имеют ясно выраженные пластические свойства
Грильяжная масса
Различают мягкие и твердые грильяжные массы. Мягкие грильяжные массы представляют собой
фруктовую массу, уваренную с ядрами орехов. Твердые грильяжные массы приготовляют смешиванием расплавленного сахара со сливочным маслом и дроблеными ядрами орехов. Содержание
орехов в массе составляет около 30%.
Плавление сахара для грильяжных масс производят или периодически в открытых котлах при непрерывном перемешивании или непрерывно в пленочных аппаратах. При непрерывном процессе
плавления сахара-песка в ротационных пленочных аппаратах, происходящем при весьма интенсивном и кратковременном тепловом воздействии на сахар, полученный расплавленный сахар содержит меньше продуктов глубокого разложения Сахаров и имеет меньшую цветность по сравнению с расплавленным сахаром, получаемым в открытых котлах.
Пленочные аппараты для плавления сахара-песка по своей конструкции ничем не отличаются от
пленочных аппаратов, используемых для уваривания (концентрирования) сиропов. При получении
расплавленного сахара в пленочном аппарате нагревание аппарата осуществляется с помощью
электроспиралей, опоясывающих аппарат. В зависимости от степени и продолжительности теплового воздействия на сахар в нем образуется ряд продуктов изменения сахаров.
Схема образования продуктов изменения Сахаров при плавлении в общих чертах похожа на изменения Сахаров, которые происходят при приготовлении карамельной массы. Однако в связи с тем
что при плавлении сахара тепловое воздействие происходит или на кристаллический сахар или на
весьма концентрированные смеси сахара с водой (при плавлении сахара к нему иногда добавляют
немного воды), в составе продуктов изменения Сахаров почти не содержится оксиметилфурфурола.
После перемешивания расплавленного сахара с орехами и другими добавками массу направляют
на формование. Формуют массу при температуре 125-130°С. Влажность готовой конфетной массы
составляет 1,5-2,0%.
Контроль производства. В карамельной массе определяют содержание сухих веществ. Как уже
отмечалось, содержание сухих веществ в карамельной массе должно быть в пределах 96 - 99%,
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 120 из 204
редуцирующих веществ не выше 22%. В зависимости от количества кислоты, используемой для
подкисления, кислотность карамельной массы также различна и в соответствии с ГОСТом может
быть не менее 2,0° или не менее 26% Качество тянутой карамельной массы пока не определяется
какими-либо объективными показателями и не регламентируется.
Сотрудником ВНИИ кондитерской промышленности О. А. Урановым предложено характеризовать качество тянутой карамельной массы по показателю пористости, которая связана с показателем плотности следующим уравнением:
Р = (1 - 0,650Рт) 100, (3-1)
r"e
Р - пористость, %;
рт - плотность тянутой массы, кг/м3.
При этом плотность массы определяют путем взвешивания образцов тянутой карамельной массы
сначала на воздухе, а затем в жидкости, не растворяющей массы (например, в этиловом спирте).
(3-2)
где т1 и т2-масса, уравновешивающая пробу соответственно в воздухе и в спирте, кг;
Рс и Рв - плотность соответственно спирта и воздуха, кг/м3.
Во ВНИИ кондитерской промышленности предложен также способ оценки качества карамели с
начинкой, переслоенной карамельной массой, по показателю ударной хрупкости готовой карамели.
Контрольные вопросы:
1. Как готовится карамельная смесь.
2. На каких аппаратах производят карамельную смесь.
3. Как готовится грильяжная масса.
4. Какие физико-химические процессы происходят при изготовление ирисной массы.
5. Какое оборудование используют для приготовления грильяжной массы.
6. Какие процессы происходят при приготовлении карамельной массы?
Литература:
1. Вобликова Е.М. Технология хранения зерна - М. - 2003 г -448с.
2. Хосни К. Зерно и зернопродукты – М. - 2003 г.
3. Назарова Н.И. «Общая технология пищевых производств», М. «Легкая пищевая промышленность», 2000г, стр.360.
4.Чеботарев О.Н. «Технология муки, крупы» М. Издательский центр «Март» 2004г. стр. 688.
5.Ковальский Л.П. «Общая технология пищевых производств» М.Колос. 1997г. стр. 320.
6. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства./ СПб: Профессия, 2005, 416 с.
2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 121 из 204
Лабораторная работа № 1
АНАЛИЗ ЗЕРНА
Цель работы: Определить качество зерна и составить технологическую схему помола зерна.
Задание
1. Определить качество зерновых культур
1.1. Засоренность
1.2. Влажность
1.3. Стекловидность
1.4. Масса 1000 зерен
1.5. Натурная масса
2. Составить технологическую схему помола зерна
Теоретическая часть
Все сырье, применяемое в хлебопекарном производстве, подразделяется на основное и дополнительное. Основное сырье является необходимой составной частью хлебобулочных изделий.
К нему относятся: мука, дрожжи, соль и вода. Дополнительное сырье - это сырье, применяемое по
рецептуре для повышения пищевой ценности, обеспечения специфических органолептических и
физико-химических показателей качества хлебобулочных изделий. К нему относятся: молоко и
молочные продукты, яйца и яичные продукты, жиры и масла, сахар и сахаросодержащие продукты, солод, орехи, пряности, плодово-ягодные и овощные продукты, пищевые добавки.
Качество хлеба и хлебобулочных изделий в значительной степени зависит от качества сырья, особенно от качества муки. Хлебопекарные свойства муки зависят, прежде всего, от качества
зерна, из которого она получена, а также от условий ее производства и хранения.
Наибольшее применение при производстве хлеба находят различные виды муки, полученной из зерна пшеницы, ржи, тритикале. Кроме того, при производстве специальных сортов хлеба
используют муку, крупу и масла из различных хлебных растений. Поэтому следует рассмотреть
классификацию хлебных растений и дать характеристику каждой группе.
Хлебные растения делят на яровые и озимые.
Яровые культуры - однолетние растения (пшеница, рожь, овес, ячмень, просо, гречиха,
рис), нормально развивающиеся (в отличие от озимых культур) при посеве весной, дают урожай в
год посева. Озимые культуры - однолетние растения, нормально развивающиеся при осеннем посеве, дают урожай на следующий год (пшеница, рожь, ячмень, рапс, рыжик, вика и др.). Озимые
культуры обычно более урожайные, чем соответствующие яровые.
В обычной практике семена большинства растений, идущие в пищу, называют зерном, а
направляемые в посев - семенами.
Сорта - совокупность культурных растений. Они создаются путем селекции (наука о создании сортов растений) и обладают определенными наследственными морфологическими, биохимическими и технологическими признаками и свойствами. Сорта практически различают по урожайности, засухоустойчивости, величине, форме и окраске зерна, характерным особенностям химического состава, устойчивости при хранении, мукомольным, хлебопекарным и другим технологическим особенностям.
Хлебные растения включают зерновые культуры (пшеница, рожь, тритикале, ячмень, овес,
кукуруза), крупяные культуры (просо, гречиха, рис, сорго), бобовые культуры (горох, чечевица,
фасоль, кормовые бобы, чина, нут, вика, люпин, соя, арахис), масличные культуры (подсолнечник,
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 122 из 204
хлопчатник, клещевина, горчица, кунжут, рапс, сафлор, конопля, кенаф и др.), эфиромасличные
культуры (кориандр, тмин, анис, фенхель, ажгон, чернушка). Все эти культуры или продукты их
переработки используются в хлебопекарном производстве либо в качестве основного сырья, либо
в качестве компонентов мучных композитных смесей, либо в качестве добавок, повышающих пищевую ценность изделий или придающим им специфический вкус и аромат.
Несмотря на значительное разнообразие формы, размеров и химического состава семян
хлебных растений, нетрудно выделить ряд общих свойств в строении и функциях семян различных видов и родов этих растений и выяснить наиболее важные их особенности.
Зерновка состоит из нескольких анатомических частей - оболочек, эндосперма и зародыша,
которые характеризуются различными физиологическими функциями и в связи с этим имеют разное строение и химический состав.
Оболочки защищают зерновку от вредных внешних воздействий -механических повреждений и попадания ядовитых веществ, особенно опасных для зародыша. Благодаря непроницаемости
оболочек для разнообразных органических и неорганических веществ зерно можно обрабатывать
ядохимикатами, чтобы уничтожать споры грибов, вызывающих болезни растения. Оболочки пропускают внутрь зерна воду и кислород, необходимые для прорастания зерна. При повреждении
оболочек открывается доступ микроорганизмам внутрь зерна. Это снижает его стойкость при хранении.
Главная масса, около 4/5 массы зерна заполнена эндоспермом, или мучнистым ядром, развившимся из оплодотворенного вторичного ядра зародышевого мешка. Эндосперм состоит из
наружного алейронового слоя, образованного из толстостенных крупных клеток, заполненных
зернами крахмала. Этот слой - хранилище питательных веществ, необходимых для развития зародыша.
При оценке технологических и питательных свойств зерновки немаловажное значение имеет количественное соотношение анатомических частей - зародыша, оболочек и эндосперма. Оболочки, состоящие в основном из неусвояемых человеческим организмом веществ, не представляют ценности для питания. Они являются по существу балластом. Зародыш содержит много полноценных белковых веществ, жира и углеводов, а также витаминов. Однако вследствие высокого содержания жира он способствует прогорканию муки, если попадает в нее.
Наибольшее значение как источник легко усвояемых питательных веществ имеет эндосперм, в связи с этим особый практический интерес представляют содержание эндосперма в зерновке и возможность отделения его от оболочек и зародыша.
Мука - важнейший продукт переработки зерна. Ее получают путем помола зерна и классифицируют по виду, типу и сорту.
Вид муки определяется той хлебной культурой, из которой она получена. Различают муку
пшеничную, ржаную, ячменную, овсяную, рисовую, гороховую, гречневую, соевую. Муку можно
получать из одной культуры и из смеси пшеницы и ржи (пшенично-ржаная и ржанопшеничная).
Тип муки определяется ее целевым назначением. Например, мука пшеничная может вырабатываться хлебопекарной и макаронной. Хлебопекарная мука вырабатывается в основном из
мягкой пшеницы, макаронная - из твердой высокостекловидной. Ржаная мука вырабатывается
только хлебопекарной.
Сорт муки является основным качественным показателем всех ее видов и типов. Сорт муки
связан с ее выходом, т. е. количеством муки, получаемой из 100 кг зерна. Выход муки выражают в
процентах. Чем больше выход муки, тем ниже ее сорт.
Для выработки хлеба и хлебобулочных изделий на хлебопекарных предприятиях применяют в основном пшеничную и ржаную муку. Пшеничную муку вырабатывают пяти сортов по
ГОСТ 26574 «Мука пшеничная хлебопекарная»: крупчатка, высшего, первого, второго сортов и
обойная или четырех сортов по ТУ 8 РФ 11-95-91 «Мука пшеничная» высшего, первого, второго
сортов и обойная.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 123 из 204
Помол зерна включает два этапа: подготовку зерна к помолу и собственно помол зерна.
Подготовка зерна к помолу заключается в проведении следующих операций: составление
помольных партий зерна, очистка его от примесей, удаление оболочек и зародыша, кондиционирование.
Партии зерна поступают на мукомольные предприятия из разных мест произрастания и
имеют различные показатели качества.
Помольные партии зерна составляют с целью улучшения качества зерна одной партии за
счет другой. Смешивать можно полноценное зерно, удовлетворяющее требованиям стандарта по
зольности, стекловидности, натуре и другим показателям, или полноценное и поврежденное. К
поврежденному зерну относят проросшее, морозобойное, поврежденное клопом-черепашкой и
т.п..
Очистка зерна от примесей, различающихся размерами и аэродинамическими свойствами,
осуществляется на сепараторах. При этом зерновую массу очищают, последовательно просеивая
на ситах и продувая ее восходящим потоком воздуха, уносящим легкие примеси. Очистка зерна от
металломагнитных примесей осуществляется при выходе зерна из сепаратора, перед его обработкой в обоечных и щеточных машинах, которые применяют для очистки поверхности зерна. Внутренняя поверхность барабана в обоечной машине наждачная, а в щеточной - металлическая. Внутри барабанов на валу укреплены плоские бичи или щетки, которые подхватывают поступающее в
машины зерно и отбрасывают его к цилиндрической поверхности. В обоечных машинах из зерна
удаляется пыль, бородка и частично зародыш. Щеточные машины полируют поверхность зерна,
удаляя пыль и частицы надорванных оболочек.
Кондиционирование осуществляют при сортовых помолах пшеницы с целью более полного
удаления оболочек зерна при его помоле.
Кондиционирование может быть холодным и горячим. Перед помолом зерно дополнительно увлажняют, чтобы увеличить влажность оболочек и полнее отделить их от эндосперма.
Подготовка зерна к помолу может быть сокращенной или развернутой. Для сортового помола пшеницы применяют развернутую схему, которая включает следующие стадии: первое сепарирование, очистку на куколе- и овсюгоотборочных машинах, первую очистку на обоечных машинах, второе сепарирование, мойку и первое кондиционирование (горячее или холодное в зависимости от свойств зерна), вторую очистку на обоечных машинах, третье сепарирование, второе
кондиционирование (холодное), третью очистку на щеточных машинах, увлажнение.
Помол зерна состоит из двух операций: собственно помола зерна и просеивания продуктов
помола. Помолы могут быть разовыми и повторительными.
Разовый помол осуществляется за один прием. При этом зерно измельчается в муку полностью вместе с оболочками. Такая мука отличается низким качеством, имеет темный цвет и неоднородна по размеру частиц. Чтобы улучшить качество муки разового помола, из нее путем просеивания отбирают некоторое количество крупных оболочек (отрубей). Разовые помолы применяют
достаточно редко. Осуществляют их на молотковых дробилках. Повторительные помолы более
совершенны. Зерно измельчается в муку путем многократного прохождения через измельчающие
машины, которые называются вальцовыми станками. После каждого измельчения полученные
продукты сортируют по крупности в просеивающих машинах, которые называются рассевами.
Главными рабочими органами вальцовых станков являются два цилиндрических чугунных
вальца одинакового диаметра, расположенных под углов и вращающихся навстречу друг другу с
разными скоростями. Поверхность вальцов рифленая. При просеивании получают две фракции
продуктов помола: сход, состоящий из частиц, не прошедших через отверстия сита, и проход, состоящий из частиц, прошедших через отверстия сита. Сход с верхнего сита - самая крупная фракция с размером частиц 1,0 - 1,6 мм, следующие по крупноте фракции называются крупками с размером частиц 0,31 - 1,0 мм и дунстами с размером частиц 0,16-0,31 мм. Самая мелкая фракция,
идущая проходом, образует муку с размером частиц менее 0,16 мм.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 124 из 204
Повторительный помол включает один драной процесс либо драной и сокращенный размольный. Он осуществляется следующим образом: зерно последовательно измельчают на нескольких (3-4) вальцовых станках. После каждого станка смесь просеивают и отбирают муку в виде прохода с нижнего сита. Более крупные сходы с сит направляют на следующую пару вальцов.
Эту операцию проводят до тех пор, пока все частицы не превратятся в муку. Муку со всех рассевов объединяют, проводят контрольное просеивание и получают муку одного сорта. При обойном
помоле выход ржаной муки составляет 95%, количество отобранных отрубей 2%, а выход пшеничной муки - 96% при выходе отрубей - 1%.
Оборудование и реактивы
Пинцет, бритва, лопатка, лист чистой бумаги, бюксы, сушильный шкаф, эксикатор, стакан
объемом 1 л, весы с точность до 2–го знака.
Порядок выполнения работы
1.1. Определение засоренности зерна
Взять навеску в 100 г, для определения засоренности. Засоренность зерна делят на зерновую примесь и сорная примесь.
Зерновая примесь представлена следующими показателями: битые, изъеденные, зеленые,
поджаренные, потемневшие, проросшие, раздутые, щуплые, давленные, белесоватые и зерна других злаков.
Сорная примесь имеет следующие показатели: органическая (части листьев стеблей, колоса), минеральная (земля, песок, пыль, камешки), семена сорных трав, ядовитые сорняки (куколь,
плевел, гелиотроп), вредная примесь (склероции спорыньи угрица), зерно других злаков ухудшающая качество готовых изделий.
Из оставшихся после определения примесей семян берут навеску в 10 г.
Все семянки в навеске 10 г вскрывают выделяют две фракции:
- пустые семянки, относимые к сорной примеси (сорная примесь);
- испорченные и поджаренные зерна со снятыми с них плодовыми
оболочками, зараженные и поврежденные вредителями (зерновая
примесь).
Вычисление содержания пустых и испорченных семянок производят следующим образом.
Пример. При разборе 100 - граммовой навески оказалось: имеющие сорную примесь - 3,2 г,
зерновую примесь - 5,7 г, нормальных по внешнему виду - 88,0 г. При разборе 10 - граммовой
навески оказалось:
пустых - 2,0 г, зараженных - 1,5 г, нормальных - 6,5 г.
Вычисляют количество пустого и испорченного зерна в 88,0 г: пустого: 2·88/10 = 17,6 г.
испорченного: 1,5·88/10 = 13,2 г.
Общее количество пустого и испорченного зерна в 100-грамовой навеске будет равно: пустых: 3,2+17,6=20,8 г или 20,8%; испорченного:
5,7+13,2=18,9 г или 18,9%.
1.2. Определение влажности
Определение влажности зерна в электрическом сушильном шкафу. з среднего образца выделяют около 30 г зерен и помещают их в открытый сосуд с плоским дном (кристаллизатор, чашку
Петри и др.). Затем из этих семян (из разных мест) берут и предварительно высушенные и взвешенные бюксы две навески примерно по 5 г целых или разрезанных на части семян и взвешивают
с точностью до 0,01г.
Перед определением влажности сушильный шкаф включают в электросеть и включатель
шкафа ставят в положение "включено". При этом сигнальная лампа загорается. Затем шкаф подо-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 125 из 204
гревают до температуры 130 °С. По достижении указанной температуры в шкаф быстро помещают 10 бюкс (со снятыми с них крышками) с навесками семян.
Высушивание в шкафу производят в течение 40 мин, т. е. с момента установления температуры 130 ± 2 °С.
По истечении 40 мин бюксы с навесками вынимают из шкафа тигельными щипцами, покрывают крышками и переносят в эксикатор, где они охлаждаются примерно 15 - 20 мин.
Оставлять не взвешенные навески в эксикаторе более 2 ч не допускается [2].
По охлаждении бюксы снова взвешивают и по разности между массой навесок до высушивания и массой их после высушивания определяют потерю влаги. Все взвешивания при определении
влажности производят с точностью до 0,01 г.
Влажность масличных семян в процентах (W) вычисляют по формуле:
W = (m − m1 ) ⋅ 100 /(m − m2 )
где: m - масса бюксы с навеской до высушивания, г;
m1 - асса бюксы с навеской после высушивания, г;
m2 - масса пустой бюксы, г.
Из двух определений влажности выводят среднюю с точностью до 0,1%, которую и принимают за влажность образца.
Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 0,25%. В противном случае определение влажности повторяют.
1.3. Определение стекловидности зерна
Стекловидность зерна характеризует консистенцию, структуру эндосперма, взаиморасположение его тканей. Стекловидное зерно в поперечном разрезе напоминает поверхность скола стекла, отсюда и его название. При просвечивании оно кажется прозрачным. Мучнистое зерно имеет
рыхломучнистую структуру, в разрезе белый цвет и вид мела.
В частично стекловидном (полустекловидном) зерне в поперечном срезе видны как стекловидные, так и мучнистые участки, просвечивает оно не полностью.
Структура эндосперма, его стекловидность или мучнистость, зависит от количества, состава,
свойств, размеров, формы и расположения крахмальных гранул; от количества, свойств и распределения белковых веществ; характера и прочности связи между белками и крахмалом. В стекловидном зерне питательные вещества уложены очень плотно, между ними не остается микропромежутков. В мучнистом эти промежутки есть, они рассеивают свет, обусловливая непрозрачность,
рыхлость эндосперма.
Белки, образующие в клетках эндосперма сплошную среду, в которую вкраплены крахмальные гранулы, образуют с ними связь различной прочности. Часть белка очень прочно связана с
крахмалом и при дроблении клеток от него не отделяется, образуя вокруг гранул своеобразную
белковую оболочку. Этот белок носит название прикрепленный.
Остальной белок как бы заполняет промежутки между крахмальными гранулами, при дроблении клеток освобождается, его называют промежуточным белком. По данным Н. П. Козьминой,
в стекловидном зерне прикрепленного белка содержится несколько больше, а промежуточного
меньше, поэтому такое зерно при дроблении раскалывается на более крупные частицы - крупку и
почти не дает муки.
Стекловидность обычно связана с характером обмена, веществ, при наливе и созревании зерна. Высокая температура, недостаток влаги, сжатый период налива и созревания зерна увеличивают стекловидность. Аналогично влияет избыток азота, а повышенное содержание фосфора
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 126 из 204
уменьшает стекловидность. Стекловидное зерно пшеницы, ржи, ячменя обычно содержит больше
белка, чем мучнистое. У риса эта связь отсутствует.
Стандарты на зерно предусматривают определение стекловидности у пшеницы и риса. При
производстве крупы и муки из ячменя и кукурузы желательно иметь стекловидное зерно, дающее
продукты лучшего товарного вида. В пивоварении целесообразно использовать мучнистый ячмень, в котором несколько меньше белка, поэтому пиво более устойчиво к помутнению. У ржи
этот показатель не определяют; стекловидность у зерна ржи, как правило, бывает ниже, чем у зерна пшеницы. Однако известно, что стекловидное и полустекловидное зерно ржи обладает более
высокий выход сортовой муки. При определении общей стекловидности к числу стекловидных
зерен прибавляют половину полустекловидных и сумму выражают в процентах к общему количеству исследованных зерен.
1.4. Определение массы 1000 зерен
Масса 1000 зерен, рассчитанная на сухое вещество, характеризует крупность зерна. У разных
культур масса 1000 зерен колеблется в широких пределах табл. 5.2.
Таблица 5.2
Масса 1000 зерен, в г на сухое вещество
Наименование
Пределы
Крупное
Среднее
Мелкое
колебаний
Пшеница
12 - 75
> 35
25 - 35
< 25
Рожь
10 - 45
> 25
20 - 25
< 20
Ячмень
20 - 55
> 40
30 - 40
< 30
Гречиха
15 - 40
>23
20 - 23
< 20
Просо
3-8
>6
4,5 - 6,0
< 4,5
1.5. Определение натурной массы зерна
Натурная масса единицы объема зерна. В нашей стране единицей объема зерна является
литр. Натура зависит от формы, крупности и плотности зерна, состояния его поверхности, выравненности и степени налива зерновок, их влажности и содержания примесей. Зерно округлое укладывается в мерку плотнее, чем удлиненное. У крупного, хорошо налившегося зерна натура бывает
более высокой, чем у мелкого; зерно, имеющее большую плотность, имеет и более высокую натуру. При гладкой поверхности в мерку укладывается больше зерен, чем при шероховатой. При повышении влажности зерна натура, как правило, снижается. Примеси, содержащиеся в зерновой
массе, искажают ее натуру. Тяжелые (минеральные) примеси и мелкие семена сорняков увеличивают, а легкие (цветковые пленки и др.) уменьшают ее. Температура, при которой измеряется
натура, также оказывает определенное влияние на натуру - у холодного зерна она несколько выше,
чем у теплого.
Зерно с большей натурой, как правило, хорошо развито, выполнено, содержит больше эндосперма и меньше оболочек, поэтому дает больший выход муки и крупы.
У разных культур показатель натуры имеет разное значение. Так, он колеблется в среднем (в
г/л): у пшеницы - от 740 до 790, ржи - от 670 до 715, ячменя - от 540 до 610, овса - от 460 до 510.
После завершения эксперимента необходимо составить технологическую схему производства сырого крахмала и ответить на контрольные вопросы.
Вопросы для самопроверки
1. Какие виды сырья относятся к основному и дополнительному сырью хлебопекарного производства?
2. Чем отличаются озимые культуры от яровых?
3. Какие культуры относятся к зерновым?
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 127 из 204
4. Чем отличается по внешнему виду зерно твердой и мягкой пшеницы?
5. Из каких анатомических частей состоит зерновка пшеницы?
6. Какие вещества входят в состав зерна пшеницы и ржи?
7. Каково значение белковых веществ зерна для организма человека?
8. Какие химические вещества формируют клеточные стенки пшеницы и ржи?
9. Охарактеризуйте роль ферментов и витаминов, содержащихся в составе пшеницы и ржи.
10. Какие этапы включает помол зерна?
Список использованной литературы и интернет ресурсов
1. Химический состав зерна – http://www.zerno.net/
2. Чижикова О.Г. Товароведение продуктов растительного происхождения. - Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 1999. – 175 с.
3. Гусева Л.Б., Кращенко В.В. Курсовое проектирование: Уч. Пос.
Владивосток: изд-во Дальрыбвтуз, 2005 – 92 с.
Лабораторная работа № 2
Исследование процесса получения диффузионного сока в свеклосахарном производстве
Основным сырьем для производства сахара является сахарная свекла. Для извлечения сахара
свеклу предварительно измельчают в мелкую стружку. Из стружки методом диффузии (экстракции) извлекается сахар. В дальнейшем производят очистку и сгущение диффузионного сока, затем
отделение и очистку сахара.
Цель диффузионного процесса в сахарном производстве – извлечь из свекловичной стружки
максимально возможное количество сахарозы.
Диффузионный способ извлечения сахара из
свеклы заменил применявшийся ранее прессовый способ. Прессовым способом удавалось извлечь
из свеклы только 70-80 % сока и потери сахара при сокодобывании были высоки. Диффузионный
способ позволил сократить затраты труда на сокодобывание, повысить степень извлечения сахара
из свеклы и чистоту добываемого сока по сравнению с натуральным соком свеклы.
Под явлением диффузии понимают способность приведенных в соприкосновение смешивающихся между собой различных веществ самопроизвольно проникать друг в друга до тех пор, пока не образуется однородная смесь.
Движущая сила диффузии – разность концентраций веществ в соприкасающихся растворах,
которая перемещает растворенное вещество в сторону с меньшей концентрацией. Причиной диффузии является беспорядочное непрерывное движение молекул вещества.
Если два раствора (или растворитель и раствор) непосредственно соприкасаются и самопроизвольно проникают один в другой, то такое явление называется свободной диффузией. Если же
растворы разделены полупроницаемой перегородкой (мембраной), способной пропускать только
чистый растворитель, то происходит несвободная диффузия, или осмос.
Иногда полупроницаемая перегородка пропускает не только растворитель, но и частицы растворенных веществ только до определенного размера, задерживая более крупные; диффузия через
такие перегородки называется диализом.
В сахарном производстве диффузионный процесс представляет собой сложный комплекс
всех трех видов диффузий: свободной диффузии, осмоса и диализа, совершающихся примерно в
следующем порядке. Вначале происходит диффузия сахара из разорванных при резании свеклы
клеток (свободная диффузия), затем вода, проникает в клеточный сок (осмос), и после прогрева
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 128 из 204
стружки до 60 °С и свертывания протоплазмы начинается основной процесс извлечения сахара из
вакуолей клеток свеклы в диффузионный сок.
Раффиноза, карамели, белок и растворимые пектиновые вещества диффундируют значительно медленнее сахарозы в связи с тем, что они, отличаясь высокой молекулярной массой, имеют
высокий коэффициент диффузии. Опытным путем было установлено, что полученный при диффузии диффузионный сок содержит несахаров на 18-20 % меньше, чем натуральный клеточный сок.
Одним из факторов, влияющих на процесс диффузии, является качество измельчения свеклы.
Свекловичная стружка может быть желобчатой или пластинчатой формы. Ширина полоски желобчатой стружки хорошего качества 4-6 мм, а толщина ее боковой грани 0,7-1 мм. Пластинчатая
стружка должна быть шириной 2,5-3 мм и толщиной 1,2-1,5 мм.
Технологическое качество свекловичной стружки характеризуется общей длиной (в метрах)
целых ее полосок, содержащихся в 100 г стружки, процентным содержанием брака (толстые, короткие кусочки стружки, а также неразрезанные «гребешки», мезга и др.) и другими показателями.
Общее содержание брака и мезги не должно превышать 3 %.
На процесс диффузии большое влияние оказывает температура и длительность извлечения
сахара. Процесс диффузии сахара контролируют по отбору сока, содержанию сухих веществ сахарозы в нем. Отбором называют количество сока, получаемого из 100 кг стружки.
Процесс получения диффузионного сока имеет ряд естественных ограничений. Отбор сока
составляет 115-130 %, т. е. из 100 кг стружки извлекают 115-130 кг сока. При большем отборе увеличивается расход воды на обессахаривание стружки и возрастают расходы топлива и электороэнергии на выпаривание лишней воды при сгущении сока.
Увеличение длительности обессахаривания приводит к более полному переходу из стружки
не только сахара, но и несахаров свеклы, в частности пектиновых веществ, увеличивается пептизация нерастворимого протопектина и т.д. Поэтому целесообразно ограничивать длительность
экстрагирования и использовать доброкачественную стружку с оптимальной толщиной и с хорошей упругостью, что ускорит извлечение сока.
Температуру диффузии стремятся поддерживать в пределах 70-75 оС, поскольку при температуре выше 75 оС происходит быстрое набухание пектиновых веществ и снижение упругости
стружки, а при температуре ниже 70 0С интенсивно развиваются микроорганизмы, приводящие к
порче стружки.
В процессе диффузии из 100 кг свекловичной стружки получают 115-130 кг диффузионного
сока, содержащего 16-17 % сухого вещества, из них 14-15 % составляет сахароза и 2 % - несахара.
Содержание сухих веществ в диффузионном соке можно определить с помощью рефрактометра или высушиваем в сушильном шкафу. Для определения сухих веществ высушиванием 10 мл
диффузионного сока переносят во взвешенную фарфоровую чашечку, выпаривают на водяной
бане и высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 ºС в течение 75 мин.
Нарастание сухих веществ в процессе диффузии можно также контролировать по изменению
плотности диффузионного сока. Измеренную плотность в последствии можно перевести в содержание сухих веществ по калибровочной кривой перевода плотности в сухие вещества, построенной по сахарозе.
Выход сухих веществ. Все в процентах в процессе получения диффузионного сока рассчитывают по формуле
m дс ⋅ С дс
В св =----------------- · 100,
(1.1)
mс ⋅ Сс
где mдс, mс – соответственно масса диффузионного сока и масса свеклы, г;
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 129 из 204
Сдс, Сс – соответственно содержание сухих веществ в диффузионном соке и в свекле, %.
Содержание сахарозы в диффузионном соке можно определить с помощью сахариметра или
титрометрическим методом.
Задание: Подготовить два образца свекловичной стружки по 300 г, различающихся по величине. Для каждого образца определить толщину и ширину стружки, длину 100 г стружки и процентное отношение брака.
Из каждого образца свекловичной стружки подготовить по три навески массой 100 г для
проведения процесса диффузии при 30, 60 и 90 ºС. Для извлечения сахарного сока использовать
двух кратное количество воды к массе свекловичной стружки. Процесс диффузии проводить в течение 60 мин, определяя каждые 10 мин содержание сухих веществ в диффузионном соке.
По окончании процесса диффузии отделить стружку, определить величину отбора сока, содержание в соке сухих веществ и сахарозы.
Построить график зависимости содержания сухих
веществ в диффузионном соке от продолжительности диффузии при различных температурах извлечения сока, и для разных образцов свекловичной стружки.
Сделать выводы о влиянии качества свекловичной стружки и температуры процесса на процесс получения диффузионного сока.
Контрольные вопросы:
1. Расскажите технологию производства сахара.
2. Какие процессы вам известны в технологии сахара.
3. Расскажите технологию сахара рафинада.
Лабораторная работа № 3
Исследование процесса получения сырого крахмала
Сырьем для производства крахмала служит картофель и зерновое сырье, содержащие большое количество крахмала.
В картофельных клубнях крахмал находится внутри клеток в виде крахмальных зерен и в
клеточном соке. Чтобы извлечь его, необходимо разрушить клеточные стенки. Для этого картофель измельчают на терочных машинах и получают смесь, состоящую из свободного крахмала,
разрушенных клеточных стенок (мезги) и связанного крахмала, находящегося в неразрушенных
клетках картофеля и в клеточном соке. Эту смесь называют картофельной кашкой.
Истирание картофеля осуществляют на терочных машинах.
Картофельная кашка после
терок содержит зерна крахмала, клетчатку (мезгу) и клеточный сок с растворенными в нем азотистыми и другими веществами. Картофельная кашка разбавляется водой и освобождается от клеточного сока. Клеточный сок направляют на утилизацию, а кашку – на следующую технологическую операцию.
Быстрое удаление клеточного сока необходимо, поскольку в нем содержится значительное
количество веществ, которые при соприкосновении с воздухом ведут к потемнению крахмала,
уменьшению вязкости получаемого из него клейстера и другим нежелательным явлениям, затрудняющим осаждение и очистку крахмала.
После выделения большей части клеточного сока крахмал вымывают водой по принципу
противотока. В процессе вымывания проводят дополнительное измельчение кашки, для извлечения связанного крахмала, содержащегося в неразрушенных клетках картофеля. После вымывания
крахмальная суспензия направляется на рафинирование (очистку от взвешенных примесей), а мезга – на утилизацию.
Технология получения крахмала из зернового сырья существенно отличается от технологии
его получения из картофеля. Помимо крахмала в зерновом сырье содержатся также ценные в пищевом отношении белки и жиры, которые выделяют специальными методами. С одной стороны
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 130 из 204
это усложняет производство зернового крахмала, а с другой – позволяет получать дополнительные
продукты, которые можно использовать в других областях народного хозяйства.
Выход и коэффициент извлечения крахмала характеризуют эффективность процесса его получения.
Выход крахмала в процентах рассчитывается по формуле
М кр ⋅ Скр
В= ----------------- ⋅ 100 ,
(2.1)
М с ⋅ Сс
где Мкр – масса извлеченной из сырья крахмальной фракции, г;
Скр – содержание сухих веществ в крахмальной фракции, %;
Мс - масса сырья, взятого для извлечения крахмала, г;
Сс – содержание сухих веществ в сырье, %.
Коэффициент извлечения крахмала Кик в процентах рассчитывают по формуле
К кф ⋅ М кр ⋅ С кр
Кик = ------------------------- ⋅ 100 ,
К с ⋅ М с ⋅ Сс
(2.2)
где Кик – коэффициент извлечения крахмала, %;
Ккф – количество крахмала в извлеченной крахмальной фракции, % на сухое вещество;
Кс – количество крахмала в сырье, % на сухое вещество.
Массовую долю сухих веществ в сырье и извлеченной из него крахмальной фракции можно
определить методом высушивания до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 105
ºС.
Массовую долю крахмала в сырье и в извлеченной из него крахмальной фракции можно
определить поляриметрическим методом. Для определения содержания крахмала методом Эверса
крахмал переводят в растворимое состояние и гидролизуют соляной кислотой, затем осаждают
сопутствующие вещества (в основном белки), гидролизат осветляют и прозрачный раствор поляриметрируют.
Техника определения содержания крахмала методом Эверса заключается в следующем: в
сухую мерную колбу вместимостью 100 мл вносят 25 мл 0,31 н раствора соляной кислоты и добавляют через воронку при постоянном перемешивании измельченную навеску исследуемого
продукта массой 5 г. Когда материал будет полностью суспензирован, промывают воронку и горлышко колбы новой порцией (25 мл) то же кислоты. Колбу при постоянном перемешивании опускают в кипящую водяную баню и взбалтывают в течение 3 минут. Нагрев на бане продолжают еще
12 мин. По истечение 15 мин с момента погружения колбы в баню ее вынимают, вливают цилиндром 40 мл холодной дистиллированной воды и быстро охлаждают под краном до 20 ºС.
Для осаждения белков и осветления раствора в колбу приливают цилиндром реактивы – осадители – по 2 мл реактива Карреза I и реактива Карреза II. Через 5 минут содержимое колбы доводят дистиллированной водой до метки, взбалтывают и фильтруют через складчатый фильтр в
сухую колбу.
Первые порции фильтрата (до 10 мл) не используют. Прозрачным фильтратом с температурой 20 ºС наполняют поляризационную трубку длиной 200 мм и измеряют угол вращения плоскости поляризации на сахариметре.
Параллельно проводят контрольный опыт для внесения поправки на оптически активные водорастворимые вещества, не осаждаемые реактивами - осадителями и находящиеся в растворе.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 131 из 204
Контрольный опыт: отвешивают 5 г измельченного исследуемого продукта, переносят в мерную колбу вместимостью 100 мл, добавляют цилиндром 70 мл воды и взбалтывают в течение 15
минут. Затем смывают горлышко колбы 10 мл дистиллированной водой, осветляют реактивом
осадителем, используемым в основном опыте. Взбалтывают в течение 5 минут, доводят содержимое колбы до метки дистиллированной водой, перемешиваюти фильтруют. Отбирают пипеткой 50
мл фильтрата, переносят в мерную колбу на 100 мл, добавляют 2 мл 25% - ной соляной кислоты,
выдерживают 15 минут на кипящей водяной бане, охлаждают до 20 ºС и поляризуют в трубке
длиной 2 дм на сахариметре.
Содержание крахмала С в процентах на сухое вещество рассчитывают по формуле
(α оn − α к ) ⋅ 100 ⋅ 100 ⋅ 100
С=
,
(2.3)
[α]20Д ⋅ m ⋅ l ⋅ (100 − W)
где αon – величина угла поворота плоскости поляризации, полученная оптически активными
веществами в основном опыте, град сахариметра;
αк – величина угла поворота плоскости поляризации, осуществляемая водорастворимыми
оптически активными веществами (не крахмалом) в контрольном опыте, град. сахариметра;
m – масса продукта, взятого для анализа, г;
l – длина поляризационной трубки, мм;
[α]20Д – удельная вращательная способность крахмала исследуемого
продукта, град.
W – массовая доля влаги в исследуемом продукте, %.
При взятой для анализа навеске массой m = 5 г и длине поляризационной трубки l = 2 дм
формула приобретает вид
(α оn − α к ) ⋅ F
С= -------------------- ⋅ 100 ,
100 − W
(2.4)
где F – коэффициент Эверса, равный 100/[α]Д20; (для пшеничного крахмала F = 1,898, для
картофельного крахмала F = 1,775).
Задание: Провести извлечение крахмала из картофеля и пшеничной муки.
Для извлечения крахмала из картофеля навеску картофеля (100 г) мелко истереть на терке и
вымыть из него крахмал двух-трех кратным количеством воды. Отделить крахмальную суспензию
от мезги путем фильтрования через марлю или мелкое сито. После отделения мезги, крахмальную
суспензию оставить в покое на 15 минут для осаждения крахмала, после этого смыть жидкий слой
отстоявшийся над крахмальной фракцией.
Для извлечения пшеничного крахмала замесить тесто из 100 г муки и 60 мл, дать тесту отлежаться 15 минут, затем отмыть из него крахмал в 300-500 мл воды. Крахмальную суспензию оставить в покое на 15 минут для осаждения пшеничного крахмала, после чего смыть жидкий слой,
отстоявшийся над крахмальной фракцией.
Определить массу отмытого крахмального и пшеничного крахмала. В сырье и извлеченных
из него крахмальных фракциях определить содержание сухих веществ и содержание крахмала.
Определить выход и коэффициент извлечения крахмала из картофеля и пшеничной муки.
Сделать выводы об эффективности извлечения крахмала из анализируемых видов сырья.
Контрольные вопросы:
1.
Расскажите технологию пшеничного крахмала
2.
Какие основные процессы можно выделить в технологии крахмала.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
3.
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 132 из 204
Назовите показатели качества крахмала.
Лабораторная работа № 4
Исследование влияния продолжительности брожения теста
на показатели качества получаемого хлеба
На качество получаемого хлеба большое влияние оказывает технология его производства и
продолжительность брожения теста.
Целью брожения является разрыхление теста, придание ему определенных физических
свойств, необходимых для последующих операций, а также накопление веществ, обуславливающих вкус и аромат хлеба, его окраску.
В процессе брожения происходят микробиологические (спиртовое и молочнокислое брожение) коллоидные, биохимические процессы.
Спиртовое брожение вызывается ферментами
дрожжевых клеток, которые обеспечивают превращение простейших сахаров в этиловый спирт и
диоксид углерода. Выделяющийся диоксид углерода разрыхляет тесто, придавая ему пористую
структуру. Дрожжи в первую сбраживают собственные сахара муки (глюкозу, фруктозу, сахарозу), а также с помощью комплекса ферментов переводят мальтозу, образующуюся в тесте при гидролизе крахмала, в глюкозу и сбраживают ее. Интенсивность спиртового брожения зависит от
температуры и влажности теста, кислотности среды, содержания в тесте соли, сахара, жира и других факторов. Оптимальная температура теста для спиртового брожения 28-30 ºС.
Молочнокислое брожение, вызывается молочнокислыми бактериями, образующими в процессе своей жизнедеятельности молочную, уксусную и другие летучие органические кислоты, которые значительно влияют на вкус и аромат хлеба.
В пшеничном тесте преобладает спиртовое, а в ржаном – молочнокислое брожение.
К коллоидным процессам при брожении относят процессы набухания белков теста. Ограниченное набухание белков теста уменьшает в нем количество жидкой фазы, улучшая тем самым
его физические свойства.
Неограниченное набухание белков и пептизация белков, характерное для муки со слабой
клейковиной, наоборот, увеличивает содержание веществ в жидкой фазе, что приводит к разжижению теста.
Суть биохимических процессов состоит в расщеплении под действием ферментов, находящихся в муке, а также ферментов дрожжей и других микроорганизмов – составных компонентов
муки, прежде всего белков и крахмала. При этом определенная степень разложения белков желательна, т.к. ведет к получению теста с оптимальными структурно-механическими свойствами и
способствует накоплению продуктов разложения, участвующих на стадии выпечки в образовании
цвета, вкуса и аромата хлеба. Однако при чрезмерном разложении белков, особенно в слабой муке, тесто расплывается и качество хлеба ухудшается. При расщеплении крахмала ферментами идет
образование мальтозы, которая расходуется на брожение теста и участвует в процессе выпечки,
определяя вкус и окраску хлеба.
По окончании процесса брожения тесто поступает на разделку и выпечку. Качество готового хлеба оценивают по органолептическим и физико-химическим показателям.
К органолептическим показателям относятся внешний вид изделия по форме, состоянию
поверхности, цвету корки; состояние мякиша по пропеченности, промесу, пористости, вкусу и запаху.
При характеристике внешнего вида осматривают весь образец хлеба и отмечают: симметричность и правильность его формы; цвет корки (от светло-желтого до коричневого) и её толщину; поверхность изделий (гладкая, неровная, наличие трещин и подрывов).
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 133 из 204
При характеристике состояния мякиша осматривают срез хлеба и отмечают: цвет мякиша;
пропеченность; состояние пористости (равномерность, крупность пор, толщина стенок пор); промес; эластичность (определяется легким надавливанием пальцами); в случае обнаружения отмечается липкость, отслоение корок от мякиша.
Вкус, запах мякиша, наличие или отсутствие хруста от минеральных примесей, определяются дегустацией. К основным физико-химическим показателям относят влажность, кислотность
и пористость мякиша.
Влажность мякиша определяют по ГОСТ 21094-75 путем высушивания в сушильном шкафу навески мякиша 5 г при температуре 130 ºС в течение 45 минут или ускоренным способом в
приборе ВЧ при температуре 160 ºС в течение 3 минут. Влажность вычисляют с точностью до
второго десятичного знака. За окончательный результат принимают среднеарифметическое двух
параллельных определений, отклонения между которыми не должны превышать 1%.
Кислотность мякиша определяют по ГОСТ 5670-96 титрованием фильтрата, полученного
из крошки хлебных изделий, арбитражным или ускоренным методом и выражают в градусах кислотности.
Ускоренный метод определения кислотности заключается в следующем: взвешивают 25 г
хлебной крошки и помещают в сухую бутылку (типа молочной) вместимостью 500 мл с хорошо
притертой пробкой.
Мерную колбу вместимостью 250 мл наполняют до метки дистиллированной водой подогретой до температуры 60 ºС. Около одной четверти взятой воды, переливают в
бутылку с крошкой, быстро растирают деревянной лопаткой до получения однородной массы. К
полученной смеси прибавляют из мерной колбы всю оставшуюся воду. Бутылку закрывают пробкой и энергично встряхивают в течение 3 минут. Затем дают смеси отстояться в течение 1 минуты
и отстоявшийся жидкий слой осторожно сливают в сухой стакан через частое сито или марлю. Из
стакана отбирают пипеткой по 50 мл раствора в две конические колбы вместимостью по 100-150
мл и титруют 0,1 н раствором гидроксида натрия с 2-3 каплями 1 %-ного раствора фенолфталеина
до получения слабо-розового окрашивания, не исчезающего при спокойном состоянии колбы в
течение 1 минуты.
Кислотность изделия Х в градусах определяется по формуле
V ⋅ V1 ⋅ 100
Х= ----------------⋅ K или Х = 2·V·К,
(3.1)
10 ⋅ m ⋅ V2
где V – объем 0,1 н раствора гидроксида натрия, израсходованного на
титрование исследуемого раствора, мл;
V1 – объем дистиллированной воды, взятой для извлечения кислот из
исследуемой продукции, мл;
m – масса навески, г;
V2 – объем исследуемого раствора, взятого для титрования, мл;
К – поправочный коэффициент к 0,1 н раствору гидроксида натрия.
За окончательный результат испытаний принимают среднеарифметическое двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 0,3
град.
Пористость хлеба определяют по ГОСТ 5669-96 с помощью прибора Журавлева. Под пористостью понимают отношение объема пор мякиша к общему объему хлебного мякиша и выражают в процентах.
Определение пористости проводят следующим образом: из середины образца изделия вырезают кусок (ломоть) шириной не менее 7-8 см. Из мякиша куска на расстоянии не менее 7 мм от
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 134 из 204
корок делают выемки цилиндром прибора, для чего острый край цилиндра, предварительно смазанный растительным маслом, вводят вращательными движениями в мякиш куска.
Заполненный мякишем цилиндр укладывают на лоток так, чтобы ободок его плотно входил
в прорезь, имеющуюся на лотке. Затем хлебный мякиш выталкивают из цилиндра втулкой, примерно на 1 см и срезают его у края цилиндра острым ножом. Отрезанный кусочек мякиша удаляют. Оставшийся в цилиндре мякиш выталкивают втулкой до стенки лотка и также отрезают у края
цилиндра.
Для определения пористости пшеничного хлеба делают три цилиндрических выемки, для
ржаного хлеба и хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки - четыре выемки, объемом 27 мл каждая.
Приготовленные выемки взвешивают одновременно.
Пористость П в процентах вычисляют по формуле
m
V−
с
П = -----------⋅ 100 ,
V
(3.2)
где V – общий объем выемок хлеба, мл;
m – масса навесок, г;
ρ – плотность беспористой массы мякиша.
Плотность беспористой массы мякиша ρ принимают для хлебобулочных изделий и хлеба:
- ржаного, ржано-пшеничного, пшенично-ржаного и пшеничного из обойной муки – 1,21;
- из смеси ржаной обдирной муки и пшеничной муки второго сорта – 1,23;
- из смеси пшеничной муки первого и второго сортов – 1,28;
- ржаных заварных сортов и пеклеванного – 1.27;
- из пшеничной муки второго сорта– 1,26;
- из пшеничной муки высшего и первого сортов – 1,31;
Вычисления производятся с точностью до 1,0 %.
Для более полной характеристики качества хлеба определяют дополнительные показатели,
не предусмотренные стандартами: удельный объем хлеба, формоустойчивость подовых изделий
(отношение высоты к диаметру), структурно – механические свойства мякиша, а также объемный
выход, весовой выход и др.
Объемный выход характеризуется процентным отношением объема полученного хлеба к
массе муки и дополнительного сырья, израсходованных на его производство. Весовой выход характеризуется процентным отношением массы полученного хлеба к массе муки и дополнительного сырья, затраченного на его производство.
Для сравнения показателей различных видов хлеба весовой выход целесообразно пересчитывать на определенную влажность (44%) по формуле
В хл ⋅ (100 − Wхл )
В = -------------------------- ,
100 − 44
(3.3)
где В – весовой выход хлеба в пересчете на влажность 44%, %;
Вхл – весовой выход хлеба, %;
Wхл – массовая доля влаги в хлебе, %.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 135 из 204
Задание: Рассчитать рецептуру и произвести замес теста безопарным способом трех образцов теста из муки, воды, соли и дрожжей. Массу муки на один образец принят равной 300 г, количество дрожжей – 2 %, соли-1,5 %.
Влажность теста принять равной 46 %. Количество воды, необходимой для замеса теста Gт
в миллилитрах рассчитать по формуле
Wт - Wс
Gт = G с -------------,
100 − Wт
(3.4)
где Gc – количество сырья на замес теста, г;
Wт – влажность теста, %;
Wс – средневзвешенная влажность сырья, %.
Соль и дрожжи, предварительно растворить в небольшом количестве воды, предназначенной для замеса теста. Сразу после замеса образцы поместить в термостат с температурой 30 ºС.
Продолжительность брожения принять для первого образца – 30 мин, для второго – 60 мин, для
третьего – 90 мин. По окончании установленной продолжительности брожения образцы уложить в
смазанные растительным маслом формы для выпечки и поместить в термостат с температурой 30
ºС для 30-минутной расстойки, после чего выпечь в печи при температуре 200-230 ºС в течение 2030 мин.
После выпечки провести оценку каждого образца хлеба по органолептическим (внешний
вид: форма, поверхность, цвет и толщина корки; состояние мякиша: пропеченность, промес, состояние пористости, эластичность, вкус, цвет и запах мякиша) и физико-химическим показателям
(влажность, пористость, кислотность), определить объемный и весовой выход хлеба. Сделать выводы о влиянии продолжительности брожения на физические свойства теста и качество хлеба.
Контрольные вопросы:
Лабораторная работа № 5
Оценка качества макаронных изделий
Качество макаронных изделий оценивается по ГОСТ 14849-899 по следующим основным
показателям: внешний вид, влажность, кислотность, прочность, варочные свойства.
Внешний вид оценивают по показателям:
- цвет изделий (белый, желтый или кремовый с различными оттенками), отмечается равномерность цвета, наличие следов непромеса, темных частиц на поверхности изделий;
- поверхность изделий должна быть гладкая, допускается незначительная шероховатость;
- излом изделий должен быть стекловидным;
- форма изделий должна соответствовать данному виду изделия.
Отмечается равномерность толщины стенок у трубчатых изделий, кривизна длинных изделий (допускаются небольшие изгибы и искривления).
В макаронных изделиях определяют также содержание лома, крошки и деформированных
изделий. При этом анализируемую пробу рассматривают на светлой поверхности и отбирают из
нее деформированные изделия, лом и крошку, которые затем взвешивают и выражают в процентах
от общей массы пробы.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 136 из 204
Наличие вредителей в макаронных изделиях устанавливают путем рассматривания через
лупу с 5-6 кратным увеличением раздробленной пробы макаронных изделий с размерами частиц
3-4 мм.
Содержание металлопримесей в макаронных изделиях определяют путем выделения металлопримесей магнитом, последующего их взвешивания и пересчета на 1 кг макаронных изделий.
Влажность макаронных изделий определяют после их измельчения в ступке или на лабораторной мельнице до полного прохода через сито с отверстиями диаметром 1 мм. Влажность определяют высушиванием навески 5 г в сушильном шкафу типа СЭШ при температуре 130 ºС в течение 40 мин или ускоренным методом на приборе ВЧ при температуре 160 ºС в течение 28 мин.
Влажность макаронных изделий не должна превышать 13 %.
Кислотность макаронных
изделий можно определять стандартным методом титрования водной болтушки, титрованием
вводно-спиртовой вытяжки (итальянский метод), титрованием спиртовой вытяжки (французский
метод).
При определении кислотности стандартным методом 5 г измельченных макаронных изделий переносят в коническую колбу вместимостью 100-150 мл, в которую предварительно влили
30-40 мл дистиллированной воды.
Содержимое колбы взбалтывают в течение 3 мин. Приставшие к стенкам колбы частицы
смывают дистиллированной водой. Затем добавляют 5 капель 1 %-ного раствора фенолфталеина и
титруют 0,1 н раствором щелочи до получения розового окрашивания, не исчезающего в течение 1
мин при спокойном положении колбы.
Кислотность Х в градусах вычисляют по формуле
Х=В·К·2,
(4.1)
где В - количество 0,1 н раствора щелочи, пошедшего на титрование, мл;
К – поправочный коэффициент к титру 0,1н раствора щелочи.
Конечный результат представляет собой среднее арифметическое двух параллельных определений, расхождения между которыми не должно превышать 0,2 град. Кислотность макаронных
изделий хорошего качества не должно превышать 4 град.
Варочные свойства макаронных изделий характеризуются следующими показателями: длительностью варки до готовности, количеством поглощенной воды, потерями сухих веществ, прочностью сваренных изделий, степенью слипаемости сваренных изделий.
Для определения состояния изделий после варки 30 г макаронных изделий помещают в десятикратное по массе количество кипящей воды и варят до готовности. После варки макаронные
изделия переносят на сито, дают стечь воде и путем внешнего осмотра устанавливают сохранность формы изделий и склеиваемость их между собой.
Продолжительность варки до готовности определяется промежутком времени от погружения изделия в кипящую воду до момента исчезновения мучнистого непроварившегося слоя. Для
определения этого момента при варке вермишели или лапши периодически (первый раз через 4-5
мин после начала варки, а затем через каждую минуту) вынимают из кастрюли небольшой отрезок
изделия, помещают его между двумя стеклышками и сдавливают. Аналогичным образом устанавливают продолжительность варки трубчатых и фигурных изделий, но в этом случае из средней части изделия вырезают поперечную пластинку толщиной 1-2 мм, которую сдавливают затем между
стеклышками.
Количество поглощенной воды во время варки характеризуется коэффициентом увеличения их массы (иногда объема), который определяется по формуле
М 2 − М1
К = --------------,
М1
(4.2)
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 137 из 204
где К – коэффициент увеличения массы изделий после варки;
М2 – масса сваренных изделий, г;
М1 – масса сухих изделий, г.
Изделия нормального качества имеют коэффициент увеличения массы в пределах 1,5-2,5.
Потери сухих веществ или количество сухих веществ, перешедших в варочную воду, выражают в процентах к массе сухих веществ, взятых для варки. Для изделий хорошего качество оно
должно быть не более 6 %.
Ускоренный метод определения потери сухих веществ состоит в следующем: навеску макаронных изделий массой 30 г помещают в кастрюлю с 10-кратным количеством кипящей воды
(длинные изделия предварительно распиливают на отрезки 2-4 см) и варят до готовности.
По окончании варки изделия вместе с жидкостью опрокидывают на сито и дают стечь жидкости в течение 2-3 мин. Затем варочную жидкость сливают в мерный цилиндр и измеряют ее
объем.
В предварительно высушенные и взвешенные на лабораторных весах чашки Петри отбирают по 50 мл варочной жидкости. Перед каждым отбором проб варочную жидкость тщательно перемешивают. Чашки ставят в водяную баню и после полного выпаривания из них жидкости чашки
с остатком высушивают в сушильном шкафу при температуре 130-135 ºС в течение 20 минут. После охлаждения в эксикаторе чашки с сухим остатком взвешивают и рассчитывают потери сухих
веществ П в процентах по формуле
С св ⋅ V ⋅ 100
П = ----------------------,
(4.3)
М ⋅ (100 − W)
где Ссв – количеств сухих веществ в варочной жидкости, %;
V – общий объем варочной жидкости (после варки), мл;
М – масса изделий, взятых на варку, г;
W – влажность изделий, взятых на варку, %.
Задание: Оценить качество выданных образцов макаронных изделий по внешнему виду
(цвет, поверхность, излом, форма), влажности, кислотности и варочным свойствам (продолжительность варки до готовности, количество поглощенной воды, потери сухих веществ). Сделать
вывод о качестве предложенных изделий.
Исследовать влияние количества добавленной в варочную воду пищевой поваренной соли
на варочные свойства макаронных изделий. Для этого каждый образец макаронных изделий варить до готовности в воде с добавлением 0 %;
1,5 % и 3 % пищевой поваренной соли, после чего оценивать варочные свойства макаронных изделий. Полученные данные представить в виде таблицы, сделать выводы.
Лабораторная работа № 6
Влияние продолжительности и температуры уваривания карамельного сиропа на показатели качества получаемой карамельной массы
Карамель представляет собой кондитерское изделие, получаемое увариванием карамельной
массы до влажности 1,5-4 % и последующего формования. Карамельную массу получают путем
уваривания сахарного сиропа с крахмальной патокой или инвертным сиропом.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 138 из 204
Сущность технологического процесса получения карамельной массы заключается в переводе сахара из твердого кристаллического состояния в аморфное. Патоку и инвертный сироп вводят в качестве антикристаллизаторов, предотвращающих выкристаллизовывание сахарозы из пересыщенного сахарного сиропа при его уваривании, т. к. при их внесении повышается суммарная
растворимость сахарозы с другими сахарами и веществами, вносимыми с патокой и инвертным
сиропом. Кроме того, содержащиеся в патоке декстрины значительно повышают вязкость раствора, что также замедляет процесс кристаллизации сахарозы.
В карамельном производстве принято следующее соотношение сахара и патоки в рецептуре
карамельной массы: на 100 частей сахара вносят 50 частей патоки. При этом редуцирующие вещества в карамельном сиропе составляют 12-13 %, в неподкисленной карамельной массе - не более
20 %, в карамельной массе с введением кислоты – не более 23 %.
Если патоку частично или полностью заменяют инвертным сиропом, то его добавляют из
такого расчета, чтобы в карамельном сиропе было 14-16 % редуцирующий веществ (глюкоза,
фруктоза, мальтоза), а в карамельной массе – 22 %.
Инвертный сироп представляет собой раствор равных количеств глюкозы и фруктозы. Инвертный сироп приготовляют, подвергая водный раствор сахара гидролизу при нагревании в кислой среде. Если процесс ведут в присутствии соляной кислоты, ее вводят в виде 10 %-ного раствора (плотностью 1,049) в количестве 3 л на 1000 кг сахара или в количестве 0,03 % в пересчете на
хлористый водород к массе сахара.
Приготовление инвертного сиропа заключается в следующем: сначала готовят 80 %-ный
раствор сахара путем растворения 100 г сахара в 20 мл воды при нагревании, доводят раствор до
кипения (109 0С) и затем охлаждают до 90 0С. В сахарный раствор вливают рассчитанное количество 10 %-ного раствора соляной кислоты и при температуре 80-90 0С проводят гидролиз в течение 20-30 мин, осторожно перемешивая сироп термометром (если для гидролиза взято 0,02 % соляной кислоты, гидролиз продолжается 30 мин, если 0,03 % - 20 мин). Необходимо тщательно
следить за тем, чтобы температура не превышала 90 0С во избежание образования темноокрашенных продуктов разложения сахаров. После окончания гидролиза инвертный сироп быстро охлаждают до 65 0С и приливают 10 %-ный раствор двууглекислой соды (плотностью 1,073). Количество 10 %-ного раствора соды рассчитывается на основе соотношения молекулярных масс или по
результатам титрования.
Инвертный сироп должен иметь слабокислую среду, поэтому количество соды, необходимое для нейтрализации кислоты уменьшают на 10 %. Нейтрализацию инвертного сиропа ведут
при непрерывном размешивании сиропа, т. к. продукты гидролиза сахарозы, особенно фруктоза,
очень чувствительны
к щелочной среде, разлагаясь с образованием темноокрашенных
веществ.
Правильно приготовленный инвертный сироп должен быть чистым, прозрачным, желтого
цвета. В нем содержится около 20 % воды, 70-75 % инвертного сахара, 5-10 % сахарозы и некоторое количество продуктов разложения сахара.
Приготовление карамельной массы на инвертном сиропе.
Количество инвертного сиропа Х в граммах, необходимое для приготовления карамельной массы, рассчитывают по формуле
100 ⋅ а ⋅ S
Х = ----------------------- ,
(5.1)
(100 - в) ⋅ (А - а)
где S – количество сахара, г;
в – содержание воды в карамельном сиропе (14-16 %);
А – содержание редуцирующих сахаров в инвертном сиропе (70-75 %);
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 139 из 204
а – содержание редуцирующих веществ, допускаемое в карамельном сиропе (14 %).
Карамельную массу на инвертном сиропе можно приготовить следующим образом: 50 г сахара растворяют при нагревании в 12,5 мл воды в металлической чашке (кастрюльке). Раствор доводят до кипения при постоянном помешивании металлическим шпателем. Заранее отвешивают в
фарфоровую чашечку инвертный сироп (на 1 г больше расчетного) и горячим шпателем переносят
его в кипящий сахарный сироп. Уваривание массы ведут до 120-150 0С. Затем горячую карамельную массу выливают на мраморную плиту, предварительно смазанную растительным маслом, во
избежании прилипания.
По поверхности горячей карамельной массы быстро и равномерно распределяют лимонную
кислоту (1,0 % от массы карамельной массы), тщательно проминают шпателем для удаления воздушных пузырьков, равномерного распределения лимонной кислоты и получения необходимой
толщины пласта (0,5-0,8 см). После окончания растекания массы замеряют взаимно перпендикулярные диаметры полученного круга для определения растекаемости.
После охлаждения карамель взвешивают и определяют растекаемость. Под растекаемостью
понимают площадь (в сантиметрах в кубе), которую занимает 1 г карамельной массы, выливаемый
на горизонтальную плоскость при температуре 108 0С. Оценку качества карамели проводят по органолептическим и физико-химическим показателям.
При органолептической оценке определяют вкус, аромат, структуру, консистенцию, цвет,
внешний вид. Вкус и аромат карамели должны быть явно выраженными, характерными для данного наименования, без постороннего запаха и привкуса.
Структура и консистенция леденцовой карамели - аморфная, стекловидная, хрупкая.
Цвет и внешний вид. Интенсивность окраски должна быть равномерная, без пятен; поверхность – сухая, не липкая, без трещин.
Наиболее важными физико-химическими показателями
карамели являются влажность, кислотность, количество редуцирующих веществ, растекаемость
карамельной массы.
Влажность карамели можно определять различными методами: термическим (высушиванием при определенной температуре), с учетом содержания сухих веществ по относительной плотности раствора, рефрактометрическим методом и др.
При анализе влажности рефрактометрическим методом готовят растворы карамельной массы 50 %-ной концентрации. Влажность патоки, карамельного и инвертного сиропов определяют
без разведения, нанося эти полуфабрикаты сразу на призму рефрактометра. Вычисленное содержание сухих веществ в процентах для инвертного сиропа увеличивают на 2 %, а для патоки –
уменьшают на 2,6 % (поправка к рефрактометру при определении сухих веществ в инвертном сиропе и патоке).
При приготовлении 50 %-ного раствора взвешивают на технохимических весах 5 г карамели (предварительно измельченной в ступке), переносят навеску в стаканчик, добавляют 5 мл дистиллированной воды и растворяют навеску при нагревании на водяной бане (температурой не
выше 70 0С). После растворения навески, раствор охлаждают и доливают дистиллированную воду,
чтобы масса раствора была 10 г. После этого каплю наносят на призму рефрактометра и определяют в процентах содержание сухих веществ в растворе.
Содержание сухих веществ в карамели рассчитывают по формуле
n⋅b
Х = -------,
g
где Х – содержание сухих веществ, %;
n – показания рефрактометра, %;
(5.2)
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 140 из 204
b – масса раствора навески, г;
g – навеска карамели, г.
В рассчитанное значение содержания сухих веществ вносят поправки на температуру исследуемого раствора и содержащиеся в нем углеводы патоки и инвертного сиропа (приложение
А).
Для определения влажности карамели (в процентах) необходимо вычесть из 100 содержание сухих веществ карамели. Кислотность карамели определяется по ГОСТ 5898-87 путем титрования исследуемого раствора щелочью в присутствии индикатора.
Для этого 5 г измельченной карамели помещают в коническую колбу и растворяют ее в 50
мл нагретой до 60-70 0С дистиллированной воды. Затем раствор охлаждают до 20-35 0С, приливают дистиллированную воду до объема 100 мл, вносят 2-3 капли фенолфталеина и титруют 0,1 н
раствором гидроксида натрия (NaOH) до бледно-розового окрашивания, не исчезающего в течение
1 минуты.
Кислотность Хк в градусах вычисляют по формуле
к ⋅ у ⋅ 100
Хк = --------------,
(5.3)
m ⋅ 10
где к – поправочный коэффициент 0,1 н раствора NaOH;
у – количество 0,1 н раствора NaOH, израсходованного на титрование, мл;
m – масса навески продукта, г
100 – коэффициент пересчета на 100 г продукта;
10 – коэффициент пересчета 0,1 н раствора NaOH в 1 н раствор.
Для леденцовой карамели, содержащей 1 % кислоты кислотность должна быть не менее 10
град.
Содержание редуцирующих веществ (РВ) в карамели по ГОСТ 5903-89 можно определять различными методами: йодометрическим, перманганатным, феррицианидным и фотоэлектроколориметрическим.
Фотоэлектроколориметрическим метод определения РВ со щелочным раствором феррицианида основан на взаимодействии редуцирующих сахаров, находящихся в растворе, с ионами железа
(III), взятых в избытке. Феррицианид при этом в щелочной среде восстанавливается в ферроцианид. Интенсивность поглощения раствором феррицианида при длине волны
440 нм значительно превышает поглощение раствором ферроцианида, что позволяет по изменению оптической
плотности определить количество редуцирующих веществ, прореагировавших с феррицианидом.
Техника определения РВ данным методом заключается в следующем. Первоначально строят
калибровочный график. Для этого готовят стандартный раствор глюкозы путем растворения 1,6 г
безводной глюкозы в мерной колбе вместимостью 1000 мл. После растворения навески в небольшом количестве дистиллированной воды, раствор в колбе доводят до метки. В шесть конических
колб вместимостью 250 мл вносят пипеткой по 25 мл щелочного раствора феррицианида и по 7,0;
7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5 мл стандартного раствора глюкозы (что соответствует 14, 15, 16, 17, 18, 19 мг
глюкозы). Из бюретки соответственно приливают 9,0; 8,5; 8,0; 7,5; 7,0; 6,5 мл дистиллированной
воды, тем самым доводя объем жидкости в каждой колбе до 41 мл. Содержимое каждой колбы
нагревают до кипения и кипятят в течение 1 мин. Началом кипения считают появление первых пузырьков. Затем колбу охлаждают и определяют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре при длине волны 440 нм в кювете с толщиной слоя раствора 10 мм.
Значение оптической плотности определяют как среднее арифметическое трех определений. По полученным данным строят калибровочный график, откладывая по оси ординат значения
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 141 из 204
оптической плотности, а по оси абсцисс - соответствующие этим значениям массы глюкозы в мг.
Карамель измельчают в ступке.
Массу навески m в граммах рассчитывают по формуле
0,002 ⋅ V
m = -------------- · 100,
Р
(5.4)
где V – вместимость мерной колбы, мл;
0,002 – оптимальная для данного метода концентрация РВ раствора навески, г/мл;
Р – предполагаемая максимальная массовая доля РВ в исследуемом изделии, % (для карамельной массы Р=22 %).
Массу навески более 5 г взвешивают с погрешностью не более 0,01 г, а менее 5 г – не более
0,001 г. Навеску растворяют в стакане в дистиллированной воде, нагретой до 60-70 0С. Полученный раствор охлаждают и переносят в мерную колбу на 200-250 мл, доводят объем раствора до
метки дистиллированной водой и хорошо перемешивают.
В коническую колбу вносят 25 мл щелочного раствора феррицианида, 10 мл исследуемого
раствора и 6 мл дистиллированной воды, затем содержимое колбы доводят до кипения и кипятят
точно 1 мин, охлаждают и измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре при
длине волны 440 нм и толщине кюветы 10 мм не менее трех раз.
Если значение оптической плотности будет за пределами 0,3-0,6, то анализ повторяют, соответственно изменив количество добавляемого к раствору феррицианида исследуемого раствора
и дистиллированной воды.
Массовую долю РВ Хрв в процентах определяют по формуле
m1 ⋅ V ⋅ K ⋅ 100 m1 ⋅ V ⋅ K
Х рв = ------------------------------------- ,
(5.5)
m ⋅ V1 ⋅ 1000 10 ⋅ m ⋅ V1
где m – масса навески изделия, г;
m1 – масса глюкозы, полученная по калибровочному графику, мг;
V- вместимость мерной колбы, мл;
K – коэффициент, учитывающий частичное окисление сахарозы (для леденцовой карамели
принять К=0,95);
V – объем исследуемого раствора, взятого для реакции с феррицианидом, мл;
1000 – коэффициент пересчета мг глюкозы в г.
Содержание РВ оказывает большое влияние на гигроскопичность карамели: чем больше РВ,
тем карамельная масса гигроскопичнее. Поэтому для карамели, в которую введено менее 0,6 %
кислоты, содержание РВ должно быть не более 22 %, а для карамели с большим содержанием кислоты – не более 23 %.
Задание: Рассчитать количество воды, количество 10%-ной соляной кислоты и 10%-ной
двууглекислой соды, необходимых для приготовления инвертного сиропа (на 100 г сахара). Приготовить нейтрализованный инвертный сироп. Определить влажность инвертного сиропа на рефрактометре.
Рассчитать количество инвертного сиропа и лимонной кислоты, необходимых для приготовления карамельной массы (на 50 г сахара).
Приготовить три образца карамельной массы, уваривая их соответственно до температур
120, 135 и 150 0С и три образца карамельной массы с доведением их до температур 120, 135 и 150
0С и последующим 20 минутным увариванием при данной температуре.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 142 из 204
Определить растекаемость каждого образца карамели и его показатели качества (органолептические показатели, содержание влаги, редуцирующих веществ, кислотность). Сделать выводы о влиянии продолжительности и температуры уваривания карамельной массы на ее растекаемость и показатели качества.
Лабораторная работа № 7
Исследование технологии приготовления печенья
Кондитерская промышленность вырабатывает широкий ассортимент печенья. Получение
различных видов печенья имеет свои особенности, но можно выделить следующие основные стадии: подготовка сырья, замес теста, формование, выпечка и охлаждение.
Изменяя рецептуру (дозировку сахара, жира и т.п.) и технологические режимы замеса теста
(влажность, температуру теста, продолжительность замеса и т.д.) можно получить различные
свойства теста и печенья.
В зависимости от рецептуры и технологического режима приготовления печенье принято
делить на две основные группы: сахарное и затяжное. Сахарное печенье изготовляют из высокопластичного теста, поэтому готовые изделия отличаются хорошей пористостью, набухаемостью,
высокой хрупкостью.
Затяжное печенье вырабатывают из упруго-эластичного теста, поэтому готовые изделия
слоистые, обладают меньшей хрупкостью и набухаемостью.
Перед замесом теста по унифицированной рецептуре на 1 т готовой продукции рассчитывают расход сырья на загрузку с учетом
содержания в нем сухих веществ. Затем рассчитывают количество воды, необходимое для замеса
теста по формуле
100 ⋅ С
В = -------------- − G с, ,
100 − WТ
(6.1)
где В – количество воды на замес теста, мл;
С – масса сухих веществ сырья, рассчитанного на замес, г;
Wт- влажность теста, %;
Gс – масса сырья на один замес, г.
Тесто замешивают на эмульсии из всего сырья (вода, сахар, маргарин, сода, соль, эссенция
и т.д.), за исключением муки и крахмала. Готовую эмульсию замешивают с мукой и крахмалом.
После замеса тесто подвергают формованию. Одним из способов формования является раскатывание теста в пласт толщиной 4 мм и отштамповывают заготовки штампом. Сформованные заготовки помещают на под и выпекают в печи при температуре 250-280 0С в течение 4 мин.
Качество готового печенья оценивают по органолептическим и физико- химическим показателям. При органолептической оценке отмечают: цвет и состояние поверхности изделий, консистенцию (однородность, слоистость, пористость, отмечаются следы непромеса и т.д.), вкус и запах.
Физико-химическими методами определяют влажность, щелочность, набухаемость, содержание общего сахара и жира. Влажность определяют высушиванием навески измельченного печенья массой 5 г в сушильном шкафу при температуре 130 0С в течение 30 мин или ускоренным методом на приборе ВЧ при температуре 160-165 0С в течение 3 мин.
Влажность сахарного печенья должна быть в пределах 3,0-9,0 %, затяжного печенья – 5,09,0 %. Щелочность определяют титрование водной вытяжки печенья 0,1 н раствором соляной или
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 143 из 204
серной кислоты в присутствии индикатора бромтимолового синего, или обратным титрованием в
присутствии фенолфталеина.
Для определения щелочности 25 г тонкоизмельченного печенья помещают в колбу на 500
мл, приливают 250 мл дистиллированной воды и хорошо взбалтывают, затем оставляют на 30 мин,
взбалтывая каждые 10 мин. После чего содержимое колбы фильтруют через вату в сухую колбу,
50 мл фильтрата титруют 0,1 н раствором соляной или серной кислоты, прибавив 2-3 капли
бромтимолового синего до появления ясно выраженного желтого окрашивания. Щелочность Х в
градусах вычисляют по формуле
n ⋅ V2 ⋅ 100
Х = ---------------- или Х = n ⋅ 2 ,
(6.2)
V1 ⋅ g ⋅ 10
где n – количество 0,1 н раствора кислоты, пошедшей на титрование, мл;
V1 – объем водной вытяжки, взятый на титрование, мл;
V2 – общий объем вытяжки с навеской, мл;
g – масса навески, г.
Щелочность печенья должна быть не более 2 градусов.
Набухаемость печенья определяют с помощью трехсекционной сетчатой клетки. Клетку опускают в воду, вынимают, вытирают
фильтровальной бумагой и взвешивают. В каждую секция закладывают по одному печенью, вновь
взвешивают и опускают в сосуд с водой температурой 20 0С на 2 минуты.
Затем клетку вынимают из воды и держат в наклонном состоянии 30 с для стекания избытка воды, вытирают с внешней стороны фильтровальной бумагой и взвешивают вместе с намокшим
печеньем. Отношение массы намокшего печенья к массе сухого печенья характеризует степень
набухаемости и вычисляется по формуле
m 3 − m1
Н = ------------- ⋅ 100 ,
m 2 − m1
(6.3)
где Н – набухаемость печенья, %;
m1 – масса пустой клетки (после погружения в воду), г;
m2 – масса клетки с сухим печеньем, г;
m3 – масса клетки с намокшим печеньем, г.
Набухаемость у сахарных сортов печенья должна быть не менее 150 %, у затяжных – 130
%.
Задание: Исследовать влияние температуры и влажности теста, дозировки крахмала и жира
на свойства теста и качество печенья. Для этого подготовить шесть образцов теста:
1) влажностью 20 % и температурой 25-27 оС;
2) влажностью 20 % и температурой 38-40 оС;
3) влажностью 26 % и температурой 25-27 оС;
4) влажностью 26 % и температурой 38-40 оС;
5) влажностью 20 %, температурой 25-27 0С, с заменой 30 % мука на крахмал;
6) влажностью 20 %, температурой 25-27 0С с уменьшенной в 2 раза дозировкой жира.
Перед замесом рассчитать средневзвешенную влажность сырья и количество воды для замеса теста. Рецептура и содержание сухих веществ в сырье представлена в таблице 6.1.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 144 из 204
Таблица 6.1 - Рецептура и содержание сухих веществ в сырье
Сырье
мука пшенич сахар или марга- соль
сода
эссен
ванильная
ная в/с
1/с песок
рин
ция
Расход
сырья, г
Содержа ние сухих
веществ, %
пудра
60
17
9
0,5
0,65
0,07
0,2
85,50
99,85
84,00
96,50
50,00
-
99,85
Готовое тесто раскатать в пласт толщиной 4 мм и отштамповать заготовки штампом.
Сформованные заготовки поместить на под и выпечь в печи при температуре 250-280 0С в течение
4 мин.
Оценить качество готового печенью по органолептическим (цвет и состояние поверхности
изделий, консистенция, вкус, запах) и физико-химическим показателям (влажность, щелочность,
набухаемость), рассчитать выход печенья. Сделать выводы о влиянии рецептурных и технологических параметров приготовления печенья на свойства теста и качество готовых изделий.
Лабораторная работа № 8
Исследование технологии приготовления пряников
В зависимости от технологического режима приготовления пряники делятся на сырцовые и
заварные. В сырцовом пряничном тесте создаются условия для меньшего набухания белков муки
(более высокое содержание сахара, более низкая температура теста и т.п.), что способствует образования рыхлого вязкого теста.
Технологическая схема производства сырцовых пряников состоит из следующих операций:
подготовка сырья, замес теста, формование, выпечка, охлаждение, отделка и упаковка.
Сырье для приготовления теста загружают в определенной последовательности: сахар, вода, патока, меланж, эссенция, все перемешивают 2-10 мин для растворения сахара и равномерного
перемешивания компонентов. Затем вводят химические разрыхлители в виде раствора и муку и
перемешивают еще 5-12 мин. Температура готового теста должна быть 20-22 0С, влажность 23,525,5 %.
В производстве заварных пряников замесу теста предшествует стадии приготовления и
охлаждения заварки. Заварку готовят следующим образом: в варочном котле перемешивают сахар,
мед, патоку и воду при температуре 70-75 0С до полного растворения сахара, полученный сироп
подают в месильную машину, вводят жир и при 65 0С постепенно добавляют муку. Продолжительность замеса заварки 10-15 мин. Заваренную массу охлаждают до температуры 25-27 0С, после
чего загружают все остальное сырье, предусмотренное рецептурой, и в последнюю очередь растворенные в воде разрыхлители. Продолжительность замеса 30 мин, температура готового теста
29-30 0С, влажность 20-22 %.
Разделку теста в лабораторных условиях можно провести путем раскатывания пряничного
теста в пласт толщиной 8-11 мм и вырезкой из него тестовых заготовок с помощью ручного штампа. Сформованные тестовые заготовки помещают на под и выпекают в печи при температуре 220240 0С в течение 7-8 мин.
Готовые изделия взвешивают, определяют выход и качество.
Качество готового печенья оценивают по органолептическим и физико-химическим показателям. При органолептической
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 145 из 204
оценке отмечают: цвет и состояние поверхности изделий, консистенцию (однородность, слоистость, пористость, отмечаются следы непромеса и т.д.), вкус и запах.
Физико-химическими методами определяют влажность, щелочность, содержание сахара и
жира. Влажность, щелочность и содержание сахара определяют по методикам, приведенным в лабораторной работе № 6 аналогично оценке качества печенья. Содержание жира в пряниках определяют экстракционным, рефрактометрическим или бутирометрическим методами.
Влажность готовых пряников 11-13 % в зависимости от их вида, рецептуры и технологии приготовления. Щелочность пряников (ГОСТ 15810-96) не должна превышать 2 градусов.
Задание: Изготовить сырцовые и заварные пряники по рецептуре, представленной в таблице 7.1. Количество воды, необходимое для замеса теста, определить по формуле 6.1, приведенной
в лабораторной работе №6.
Таблица 7.1 - Рецептура и содержание сухих веществ в сырье
Сырье
мука пшеничная cахармасло
соль
в/с
песок
растительное
Расход сырья,
100
50
5
0,5
г
Содержание
85,50
99,85
96,50
сухих веществ,
%
сода
эссенция
1,2
0,07
50,00
-
Сформовать и выпечь пряники. Оценить качество готовых пряников по органолептическим
(цвет и состояние поверхности изделий, консистенция, вкус, запах) и физико-химическим показателям (влажность, щелочность), рассчитать выход печенья.
Сделать выводы о влиянии параметров приготовления пряников на свойства теста и качество готовых изделий.
Контрольные вопросы:
1. Расскажите технологию приготовления сырцовых пряников.
2. Расскажите технологию приготовления заварных пряников.
3. Какие показатели качества пряников вам известны.
4. Какое время хранятся пряники
Лабораторная работа № 9
Анализ пищевых жиров и масел
В пищевой промышленности используется широкий ассортимент жиров и масел. Природные жиры выделяют из животных и растительных тканей. Природные жиры обладают высокой
энергетической ценностью, кроме того они богаты различными биологически ценными веществами: жирорастворимыми витаминами, пигментами, фосфатидами, стеринами.
Наряду с природными жирами и маслами маслодобывающая и жироперерабатывающая отрасль пищевой промышленности производят широкий ассортимент жировых смесей. Жиры являются смесью сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных
кислот. Различный жирнокислотный состав глицеридов этих жиров обуславливает различия их
физико-химических свойств. В жидких жирах преобладают ненасыщенные жирные кислоты, в
твердых – насыщенные. В зависимости от степени насыщенности жирных кислот, содержащихся в
масле, различают высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие масла.
Применение различных способов обработки жиров позволяет изменять их состав, свойства:
консистенцию, температуры плавления и застудневания, твердость, хрупкость и другие свойства.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 146 из 204
Широкое использование в пищевой промышленности и питании населения находят различные виды маргарина. Маргарин представляет собой высокодисперсную, жировую смесь, в состав которой входят природные рафинированные жиры и масла, саломасы, молоко, соль, сахар, эмульгатор
и другие добавки.
Основными органолептическими характеристиками масел и жиров являются: вкус, запах,
цвет, прозрачность. Для твердых жиров прозрачность определяется в растопленном состоянии при
40 0С.
В зависимости от вида жира и жировой смеси консистенция его может быть однородная,
твердая и ломкая, мазеобразная или пластичная.
Нерафинированные растительные масла имеют хорошо выраженные вкус, запах и цвет, присущие плодам и семенам данной культуры, допускается легкое помутнение над осадком.
Масло рафинированное по полной схеме очистки (гидратация, нейтрализация, отбеливание,
дезодорация) должно обладать вкусом обезличенного масла и не иметь запаха.
Определение цветности масла проводят по ГОСТ 5477-93 методом определения цветного
числа по шкале стандартных растворов йода или фотоколориметрическим методом.
Метод определения цветного числа по шкале стандартных растворов йода основан на сравнении интенсивности окраски испытуемого масла с окраской разбавленных растворов йода.
Цветное число масло выражают количеством миллиграммов свободного йода, содержащегося в 100 мл стандартного раствора йода, который имеет при одинаковой толщине слоя в 1 см такую же интенсивность окраски как испытуемое масло.
Для определения цветного числа масла готовят цветную шкалу разбавленных растворов
йода, применяя пробирки из бесцветного стекла с внутренним диаметром 10 мм. При этом в бюксу
отвешивают 0,26-0,27 г йода, удвоенное количество йодида калия и растворяют примерно в 1 мл
дистиллированной воды; раствор переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, доводят водой
до метки и взбалтывают. Концентрацию приготовленного раствора йода устанавливают титрованием 0,01 н раствором тиосульфата натрия в присутствии индикатора - 1 %-ного раствора крахмала.
После установления титра к приготовленному раствору добавляют дистиллированную воду
в таком количестве, чтобы в 100 мл этого раствора содержалось точно 100 мг йода.
Для приготовления серии разбавленных стандартных растворов цветной шкалы (эталонов)
в пробирки наливают пипеткой концентрированный стандартный раствор йода и добавляют из
бюретки дистиллированную воду в количестве, указанном в таблице 9.1.
Таблица 9.1 – Соотношения стандартного раствора йода и
для приготовления цветной шкалы
Компонент
шкалы
дистиллированной воды
Цветное число / №пробирки
100
1
10
5
1
Стандартный
10,0
раствор
йода,
мл
Вода
1,0
90
80
70
60
50
40
30
25
20
15
-
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
13
9,9
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 147 из 204
дистилированна
я, мл
Цветное число принимают равным цветному числу эталона, имеющего одинаковую окраску с маслом. Оценку качества пищевых жиров и масел физико-химическими методами осуществляют по следующим показателям: содержание массовой доли влаги, кислотность, число омыления,
величина преломления и др.
Сущность методов определение массовой доли влаги в различных жирах и маслах сводиться к высушиванию навески масла до постоянной массы при температуре 100-105 0С (в растительных маслах, саломасах), либо нагреву масла при определенных температурных режимах до момента прекращения испарения влаги, о котором судят по отсутствию запотевания часового стекла,
закрывающего в момент нагрева стаканчик с пробой (для коровьего масла, маргарина).
Предельно допустимая норма массовой доли влаги (в процентах) некоторых жиров и масел:
масло подсолнечное, соевое, кукурузное – 0,1; (рафинированное), 0,2 (нерафинированное); кондитерский жир – 0,3; масло коровье сливочное и вологодское – 16,0; любительское – 20,0; крестьянское – 25,0; бутербродное – 35,0; топленое – 1,0; маргарин молочный – 17,0; безмолочный – 16,5.
Определение кислотного числа. Кислотное число – это количество миллиграммов гидроксида натрия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в одном
грамме масла или жира. Кислотное число характеризует степень свежести жира. Определение
кислотного числа осуществляют нейтрализацией свободных жирных кислот, содержащихся в
навеске исследуемого жира, спиртовым раствором гидроксида натрия (ГОСТ 5476-80). При этом в
коническую колбу вместимостью 150-200 мл отвешивают 3-5 г испытуемого масла, приливают 50
мл нейтрализованной смеси этанола и этилового эфира (1:2) и взбалтывают содержимое. Если при
этом масло не растворяется, колбу подогревают на водяной бане и охлаждают до температуры 1520 0С. Добавляют 3-5 капель фенолфталеина и при непрерывном перемешивании титруют 0,1 н
спиртовым раствором гидроксида натрия или калия до появления слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 30 с.
Кислотное число К.ч. в миллиграммах на грамм масла рассчитывают по формуле
а ⋅ К ⋅ 5,61
К.ч. = ----------------,
(9.1)
М
где а – количество 0,1 н раствора гидроксида натрия или калия,
израсходованное на нейтрализацию жирных кислот в навеске жира, мл;
К – поправочный коэффициент к 0,1 н раствору гидроксида натрия:
М – масса взятой для анализа навески жира, г.
Расхождения между параллельными определениями не должно превышать 5 отн. %. Особенностью метода определения кислотного числа темных масел (солевой метод) является то, что
растворитель жира не применяется.
Техника определения кислотного числа этим метом заключается в следующем: в колбу
вместимостью 300 мл вносят навеску масла 10 г, приливают 50-60 мл насыщенного раствора пищевой поваренной соли и 0,5 мл раствора фенолфталеина. Колбу закрывают пробкой и встряхивают, затем оттитровывают (при встряхивании) 0,1 н раствором гидроксида натрия.
Титрование считают законченным, когда в нижнем солевом слое появится устойчивое розовое окрашивание, не исчезающее в течение 30 с.
Предельно допустимая норма кислотного числа (в миллиграммах на грамм масла) некоторых жиров и масел: масло подсолнечное – 0,4 (рафинированное), 1,5 (нерафинированное высшего
сорта), 2,25 (нерафинированное 1 сорта); соевое масло – 0,3 (нерафинированное), 1,0 (гидратиро-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 148 из 204
ванное 1 сорта); топленый пищевой жир говяжий, свиной, бараний - 1,2 (высшего сорта), 2,2 (первого сорта); сборные жиры – 3,5.
Кислотность жира определяют для коровьего масла и маргарина и выражают в градусах
Кеттстофера, под которыми понимают количество 0,1 н раствора гидроксида натрия или калия,
необходимого для нейтрализации 5 г масла или маргарина и умноженное на два. Определяют кислотность титрованием навески масла или маргарина, растворенного в спиртоэфирной смеси 0,1 н
раствором гидроксида натрия или калия в присутствии индикатора – фенолфталеина.
Определение числа омыления
Число омыления равно количеству миллиграммов гидроксида калия, необходимого для
омыления глицеридов и нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. Этот
показатель характеризует общее количество свободных и связанных кислот, входящих в состав
жира. По величине числа омыления на производстве рассчитывают количество щелочи, требуемое
для омыления, например, при рафинации на стадии нейтрализации.
Для определения числа омыления в колбу с пришлифованным воздушным холодильником
вместимостью 250-300 мл отвешивают 2-3 г испытуемого масла, приливают 25 мл 0,5 н спиртового раствора гидроксида калия и, присоединив холодильник, выдерживают колбу на кипящей водяной бане в течение 1 ч, периодически взбалтывая содержимое колбы и не допуская улетучивания
спирта. Необходимо следить, чтобы раствор был погружен в бане ниже уровня кипящей воды.
Одновременно в тех же условиях проводят контрольный опыт с 25 мл 0,5 н спиртового раствора
гидроксида калия.
Содержимое колбы после омыления должно представлять собой прозрачный раствор без
капелек жира. Далее оттитровывают содержимое обеих колб 0,5 н раствором соляной кислоты,
предварительно добавив индикатор (фенолфталеин – для светлых масел или тимолфталеин – для
темных), до исчезновения окраски. Мыльный раствор основного опыта титруют горячим, слегка
остывшим.
Число омыления Ч.о. в миллиграммах на грамм жира рассчитывают по формуле
28,05 ⋅ (а − б) ⋅ К
Ч.о. = ------------------------,
М
(9.2)
где 28,05 – титр 0,5 г раствора гидроксида калия, мг/мл;
а – количество 0,5 н раствора соляной кислоты, израсходованное на
титрование гидроксида калия в контрольном опыте, мл;
б – количество 0,5 н раствора соляной кислоты, израсходованной на
титрование гидроксида калия в основном опыте, мл;
К – поправочный коэффициент к 0,5 н раствору соляной кислоты;
М – масса навески, г.
Число омыления некоторых пищевых жиров и масел (в миллиграммах на грамм жира): масло
подсолнечное – 188-194, масло соевое – 192-194, масло коровье сливочное – 220-245, топленый
говяжий жир – 193-200.
Определение показателя преломления
Показатель преломления жира характеризует его природу, чистоту, жирно-кислотный состав. Измерение показателя преломления производят на рефрактометре, призмы которого термостатируют водой с температурой 20 0С – для жидких масел и 40 0С – для твердых. Поверхность
призм после проведения замеров очищают ватой, сначала смоченной эфиром, затем – сухой.
Показатель преломления некоторых пищевых жиров и масел: масло подсолнечное– 1,47361,4762; масло соевое – 1,4722-1,4768; говяжий жир – 1,4566-1,4500; бараний жир – 1,4510-1,4583.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 149 из 204
Определение йодного числа
Йодное число характеризует непредельность жирных кислот, входящих в состав жира. Под
йодным числом понимают количество граммов йода, присоединяющееся к 100 г жира. Йодное
число применяют для определения способности жира к высыханию, расчета потребности водорода
на его гидрогенизацию.
Для определения йодного числа используют различные методы: Гюбля, Кауфмана, Вийса,
Гонуса, Вобурна, Маргошеса и др. При определении йодного числа методом Маргошеса на предварительно взвешенное часовое стекло наносят несколько капель (три-пять) исследуемого жира и
взвешивают (масса жира должна быть в пределах 0,2 – 0,3 г). Опускают стекло с жиром в химический стакан и добавляют стократное количество 96 %-ного этанола (20-30 мл). Смесь подогревают
для лучшего растворения на водяной бане при температуре 45-50 0С, закрыв при этом стакан часовым стеклом или чашкой Петри и перемешивая содержимое круговыми движениями до получения однородного раствора (исчезновения жировых шариков). Далее отмеривают 20 мл спиртового
раствора йода (25 г кристаллического йода в 1 л 96 %-ного этанола) и приливают цилиндром 200
мл дистиллированной воды. При внесении воды смесь непрерывно перемешивают стеклянной палочкой, затем, закрыв стакан, оставляют в покое на 5 мин, после чего оттитровывают избыток несвязавшегося с непредельными кислотами йода 0,1 н раствором тиосульфата натрия (Na2S2O3) в
присутствии 1 %-ного раствора крахмала.
Параллельно проводят контрольный опыт (без жира) при сохранении всех условий основного опыта.
Йодное число Й.о. в граммах на100 грамм жира или в процентах рассчитывается по формуле
(а − б) ⋅ К ⋅ 100 ⋅ 0,01269
Й.ч. = ---------------------------------- ,
М
(9.3)
где а – количество 0,1 н раствора Na2S2O3, израсходованное на титрование
контрольного опыта, мл;
б – количество 0,1 н раствора Na2S2O3, израсходованное на титрование
основного опыта, мл;
К – поправочный коэффициент к 0,1 н раствору Na2S2O3;
0,01269-количество йода, соответствующее 1 мл 0,1 н раствора Na2S2O3, г;
М – масса навески, г.
Рефрактометрический метод определения йодного числа позволяет определить йодное число по
показателю преломления масла. Величина йодного числа Й.ч. в миллиграммах на 100 г жира вычисляют по формуле:
D (n 20 − 1,4595) ⋅ 100
Й.ч. = ------------------------------ ,
0,0118
(9.4)
где n20 D - показатель преломления масла, определенный при 20 0С на рефрактометре.
Йодное число некоторых пищевых жиров и масел (в миллиграммах на 100 грамм жира или
в процентах): масло подсолнечное– 125-145, масло соевое – 120-140, масло коровье сливочное –
22-40, говяжий жир – 32-47, бараний жир – 35-40.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 150 из 204
Задание: Проанализировать выданные образцы масел и жиров по органолептическим
(вкус, запах, консистенция, цвет) и физико-химическим показателям (массовая доля влаги, кислотное число, число омыления, йодное число). Сделать выводы.
Контрольные вопросы:
1. Какие показатели качества растительного масла вам известны.
2. Что такое йодное число.
3. Что такое число омыления.
4. Что означает кислотное число.
5. Что означает цветное число.
Лабораторная работа № 10
Определение хлебопекарных достоинств муки
Хлебопекарные достоинства муки являются основным показателем, дающим возможность
судить о ее качестве.
Для этой цели в лабораториях мукомольных заводов и хлебоприемных предприятий производят лабораторные выпечки хлеба. При выпечках хлеба необходимо иметь: весы настольные и
технические, тестомесилку лабораторную Л-101 или ЛТ-900, термостат для расстойки теста, лабораторную хлебопекарную печь, формы для хлебцев (10x15 см - основание и 12x17 см - верхний
край, высота 10 см) и другой инвентарь, обеспечивающий выпечку хлеба.
Пробная выпечка хлеба из сортовой пшеничной муки. Эта выпечка состоит из нескольких
последовательных операций. Тесто готовят безопарным способом по рецептуре: муки в пересчете
на сухое вещество - 960 г, соли - 15 г, дрожжей (прессованных) - 30 г.
Подъемную силу прессованных дрожжей определяют по методике, изложенной в ГОСТ
171-66.
Количество муки, требующееся для выпечки, при фактической влажности вычисляют по
формуле
где 960 - сухое вещество муки, г;
wM - влажность взятой муки, %.
Количество муки, зная ее влажность, можно установить по специальной таблице.
Количество воды в граммах, требующееся для выпечки хлеба, вычисляют по формуле
где 960 - сухое вещество муки, г;
Gдс - сухое, вещество дрожжей, г (влажность прессованных дрожжей принимается 75%);
Gc - масса соли на сухое вещество, г;
Gм - масса муки при фактической влажности, г;
ССф - масса соли при фактической влажности, г;
Ga - масса дрожжей, г;
wT - влажность теста, %.
Влажность теста из муки высшего сорта 43,5%, первого - 44,5%, второго - 45,5%.
Дозирование сырья, включая воду, ведут по массе. Дрожжи и соль взвешивают на технических весах с точностью до 0,1 г. Муку и воду взвешивают на тарелочных или стрелочных весах
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 151 из 204
грузоподъемностью до 5 кг с точностью до 1,0 г. В предварительно взвешенном сосуде, в котором
должно вестись и последующее брожение теста, взвешивают требуемое
количество воды (в виде рис. 75. Термостат для исключения допускается дози-брожения и расстойки титрование воды по объему). За-ста с автоматическим термостатом вносят дрожжи и соль и влагорегулированием
после тщательного перемешивания - исследуемую муку.
Замес ведут до получения теста однородной консистенции. Температура теста должна быть 32°С.
После замеса тесто взвешивают на весах с точностью до
1 г, помещают в термостат.
Для брожения поддерживают температуру в термостате 32°С и относительную влажность
воздуха 80-85%. Тесту при этом дают две обминки через 60 мин и через 120 мин после начала
брожения, а общая продолжительность брожения должна составлять 170 мин.
После расстойки тесто формуют. Для этого его делят на три части. Две части кладут в формы, а третью скатывают в шар и помещают на железный лист. Формы и лист ставят снова в термостат для продолжения брожения.
Таблица 30. Время выпечки в минутах
Хлеб
Сорт
формовой
подовый
Высший
30
28
Первый
32
30
Второй
35
32
Когда куски теста достигнут максимального объема, их осторожно переносят в предварительно нагретую хлебопекарную печь (рис. 76). Выпечку ведут при температуре 220-230°С. Время
выпечки в минутах приведено в таблице 30.
Хлебцы, вынутые после выпечки из хлебопекарной печи, смачивают водой и оставляют до
остывания. Анализ хлеба начинают не ранее чем через 4 ч и не позднее чем через 24 ч после выпечки.
Оценка качества выпеченного хлеба. После пробной выпечки в лабораториях хлебоприемных предприятий, баз, мелькомбинатов и мукомольных заводов определяют органолептические
показатели выпеченного хлеба, его массу, объемный выход формового хлеба из 100 г муки и отношение высоты к диаметру подового хлеба.
Рис. 76. Электрическая лабораторная печь с горизонтально вращающимся подом.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 152 из 204
При органолептической оценке определяют следующие показатели: внешний вид хлеба симметричность и правильность формы; цвет корок, которые характеризуют терминами: «золотисто-желтая», «коричневая» ит. п.; поверхность - гладкая или с трещинами, надрывы у формового
хлеба между верхней и боковой коркой и надрывы у подового хлеба по окружности;
запах хлеба - нормальный, свойственный хлебу или посторонний;
вкус и хруст определяют разжевыванием;
цвет мякиша и равномерность оттенков;
эластичность мякиша определяют надавливанием на него пальцем: если при этом форма
хлеба восстанавливается полностью, то эластичность считается хорошей;
характер пор определяется их размером (мелкие, средние, крупные), а также толщиной
стенок (тонкостенные, толстостенные).
Определение объемного выхода хлеба. Объем выхода формового хлебца измеряют на
специальном приборе (рис. 77).
Определение проводят два раза, затем находят среднее арифметическое из двух определений и вычисляют объемный выход или объем хлеба, пересчитанный на 100 г муки при влажности 14,5%.
Объемный выход находят по таблице или вычисляют по формуле
где V - объем формового хлеба, мм3;
G - масса муки при влажности 14,5%, из которой выпечен один хлебец, г.
Расплываемость хлеба. Отношение высоты к диаметру подового хлеба (расплываемость) определяют на специальном приборе или при помощи линейки (измеряют высоту и диаметр).
Для проведения пробной выпечки хлеба из пшеничной обойной муки нужно пользоваться
вышеописанной методикой, введя в нее следующие изменения:
1282,5
35,0г или же 500г дрожжей жидких
22,0 г
При определении вкуса и запаха зерна или муки, в тех случаях когда для анализа имеется
небольшое количество продукта, рекомендуется применять следующие методы.
Экспрессные выпечки хлеба. Для экспрессной выпечки пшеничного хлеба берут 650 г
муки, 300 мл воды, 7 г соли и 14 г дрожжей. Время брожения 1 ч 40 мин; расстойка в формах 45-50
мин. Для выпечки подового хлеба берут 400 г теста, а для формового - оставшееся количество.
Хлеб выпекают в течение 30 мин при температуре печи 220-230°С.
Колобковая выпечка. Небольшую навеску пшеничной муки (10-20 г) или размолотого
зерна замешивают в тесто нормальной консистенции без добавления дрожжей, затем выпекают
колобок. Мякиш полученного хлебца оценивают органолептически в горячем и холодном виде.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 153 из 204
Методика выпечки ржаного хлеба. Ставят опару, для этого берут 150 г муки, 50 г закваски, 1 % соли от массы муки, прибавляют воду температурой 35-40°С и замешивают тесто до
консистенции густой сметаны. Опару ставят в
термостат при температуре 32-35°С на 3-3,5 ч.
При замесе теста к опаре прибавляют 250
г муки и воды при температуре 35-40°С по водопоглотительной способности. Тесто ставят в термостат при температуре 35°С на 1,5 ч.
После брожения проводят формовку. Расстойка в формах продолжается в течение 40 мин.
Выпекают хлеб 50мин при температуре 250°С.
Рис. 77. Аппарат для измерения объема хлеба.
Тестомесилка. Для замеса теста используют лабораторные тестомесилки Л-101 и ЛТ-900.
Эти тестомесилки имеют одинаковые рабочие органы и предназначены для замеса теста при лабораторных выпечках хлеба. Тестомесилка состоит из вертикальной перемешивающей головки, закрепленной на корпусе, подъемного механизма и дежи. Замес теста обеспечивает месильный орган, состоящий из четырех пальцев.
Определение «тягучей» (картофельной) болезни хлеба
«Тягучая», или картофельная, болезнь хлеба вызывается спорообразующими микробами картофельной палочкой. Благоприятными условиями для развития картофельной палочки являются: температура около 40°С, наличие влаги, питательной среды, нейтральной реакции среды (оптимум рН 7,0). Кислая среда угнетает развитие картофельной палочки, поэтому в ржаном хлебе,
обладающем более высокой кислотностью, картофельная болезнь встречается реже, чем в пшеничном хлебе.
Картофельная палочка распространена в природе - в почве, воздухе, растениях. Зерно заражается главным образом в процессе сбора, поэтому мука может быть обсеменена картофельной
палочкой в различной степени.
В процессе выпечки хлеба споры не погибают, поскольку они способны выдерживать температуру до 120°С в течение 1 ч. В связи с этим имеет большое значение соблюдение санитарных
требований, изложенных в соответствующих инструкциях.
При переработке зерна на мукомольных заводах все поступающее зерно перед размолом
должно быть подвергнуто очистке и мойке в соответствии с Правилами ведения технологического
процесса.
Пшеничная мука, выпускаемая крупными мукомольными заводами в период с 1/V по 1/Х, а
для республик Средней Азии, Северного Кавказа, Закавказья и Крыма с 1/IV по 1/Х, должна быть
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 154 из 204
исследована на зараженность картофельной палочкой - пробная выпечка в соответствии с Государственным стандартом.
Определение зараженности выпеченного хлеба. Этот анализ производят следующим образом. Один из формовых хлебов обертывают во влажную бумагу и кладут в термостат при температуре 37±2°С. Через 24 ч хлеб режут острым, ножом и определяют наличие признаков заболевания (специфический запах, липкий мякиш).
Результат исследования муки заносят в качественное удостоверение с указанием времени
появления картофельной болезни, при этом указывают «Хлеб заболел картофельной болезнью через 24 ч» или «Хлеб не заболел картофельной болезнью через 24 ч».
Показатель картофельной болезни не является бракеражным для муки, а только указывает
на то, что мука подлежит немедленной реализации и использованию в следующем порядке:
мука сортовая - для выработки бараночных и сухарных изделий, печенья, пряников и мелкоштучных булочных изделий массой 0,2 кг и меньше;
мука обойная в виде примеси при выпечке ржано-пшеничного и украинского хлеба в количестве 10-30% к массе муки при замесе теста.
Хлеб, пораженный картофельной болезнью, является опасным источником инфекции, поэтому при установлении этой болезни в хлебе его необходимо немедленно удалить из производства. Вопрос об использовании хлеба, пораженного картофельной болезнью, на корм животным в
каждом отдельном случае решают органы ветеринарного надзора.
Хлеб, который не может быть использован для кормовых и технических целей, подлежит
актированию и уничтожению путем сжигания или закапывания в землю на глубину не менее 1 м.
Определение зольности
Содержание минеральных несгораемых веществ в муке, зерне или крупе, выраженное в
процентах, называется зольностью.
Зольность отдельных частей зерна неодинакова, что имеет большое значение для контроля
мукомольного производства. Наиболее высокую зольность имеют оболочки и алейроновый слой,
несколько меньшую - зародыш и самую низкую - эндосперм. От содержания зольных веществ зависит сортность муки.
Рис. 74. Муфельная печь.
Мука определенного сорта должна иметь зольность не выше установленной нормы. Если
зольность выше нормы, это значит, что мука нестандартная.
Зольность муки определяют одним из следующих способов: озоление без применения
ускорителя; озоление с применением в качестве ускорителя азотной кислоты; озоление с применением в качестве ускорителя спиртового раствора уксуснокислого магния.
Для определения зольности требуются определенная аппаратура и реактивы.
Муфельная печь (рис. 74). Самой удобной для работы в условиях хлебоприемных предприятий, баз и предприятий хлебопродуктов является муфельная печь № 3, а также тигли № 3, фарфоровые или кварцевые; аналитические весы; тигельные щипцы; бюретки и пипетки емкостью 3 мл;
азотная кислота или спиртовой раствор уксуснокислого магния.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 155 из 204
Муфельная печь состоит из двух основных частей: корпуса и реостата. Керамическая часть
корпуса обернута хромоникелевой проволокой, концы которой выведены наружу к двум контактам. Керамика сверху по проволоке обложена асбестом и закрыта железным кожухом. При помощи реостата увеличивают или уменьшают накал печи.
По окраске накаленного муфеля можно ориентировочно судить о степени нагрева печи, руководствуясь шкалой:
600-650° С
850° С
950° С
1200°С
Не рекомендуется выполнять в муфельной печи другие операции, кроме сжигания муки и
зерна.
Подготовка тиглей. Наиболее удобны тигли № 3. Перед употреблением их помещают на 2 ч
в 50%-ный раствор соляной кислоты. Тигли обязательно промывают в растворе соляной кислоты,
а затем водой и просушивают в течение 2 ч в сушильном шкафу при температуре 100-150°С. После промывания тигли нумеруют и прокаливают до постоянной массы.
Определение зольности без применения ускорителя. Это основной метод. При определении
зольности зерна из среднего образца делителем или вручную выделяют 30- 50 г зерна, очищают
его от сорной примеси, за исключением испорченных зерен, и размалывают на лабораторной
мельнице так, чтобы все размолотое зерно при просеивании прошло через сито с металлотканой
сеткой № 08. Размолотое зерно или выделенную из среднего образца навеску муки массой 20-30 г
высыпают на стеклянную пластинку размером 20x20 см и смешивают шпателем или двумя плоскими совками. Затем муку распределяют на стекле ровным слоем и накрывают другим стеклом
такого же размера так, чтобы слой получился не толще 3-4 мм. Сняв верхнее стекло, из разных
мест (не менее чем из 10) ложечкой или совочком набирают муку в заранее прокаленные и взвешенные тигли (около 1,5-2 г) и взвешивают их с точностью до 0,0002 г. Тигли с мукой ставят у
края дверцы муфельной печи, нагретой до температуры темно-красного каления. Мука в тиглях
сгорает.
При этом надо следить за тем, чтобы продукт не воспламенился. После выделения продуктов сухой перегонки тигли задвигают внутрь муфеля. Сжигают муку до полного исчезновения
черных частиц, пока цвет золы не станет белым или слегка сероватым. Затем тигли переносят в
эксикатор Для охлаждения. Когда тигли приобретут комнатную температуру, их взвешивают и
массу записывают в журнал.
Взвешенные тигли вновь помещают в накаленную муфельную печь на 20 мин, затем снова
охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Если масса тиглей уменьшилась, то озоление продолжают
до тех пор, пока два последующих взвешивания не дадут одинаковой массы или расхождения составят не более 0,0002-0,0003 г.
После того как тигли достигнут постоянной массы, озоление считается законченным.
Зольность в процентах на абсолютно сухое вещество вычисляют по формуле
где Н - масса навески муки, г;
Hi - масса золы, г; В - влажность муки, %.
Для ускорения расчетов рекомендуется пользоваться таблицами определения зольности.
За фактическую зольность муки принимают среднее арифметическое из двух определений.
Результаты определения проставляют в документах о качестве с точностью до 0,01%. Расхожде-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 156 из 204
ния между двумя параллельными определениями зольности не должны превышать 0,025%, а в
спорных случаях, при контрольных и арбитражных определениях - 0,05%.
Определение зольности с применением в качестве ускорителя азотной кислоты. Всю подготовительную работу к озолению и начало озоления проводят в порядке, указанном в методике
определения зольности без ускорителя.
Озоление ведут примерно около 1 ч, т. е. пока содержимое тигля не превратится в рыхлую
массу серого цвета. Затем тигли вынимают из печи, ставят на фарфоровую или металлическую
подставку и охлаждают (вне эксикатора). После охлаждения в каждый тигель пипеткой прибавляют 2-3 капли химически чистой азотной кислоты. Для выпаривания азотной кислоты тигли помещают на открытую дверцу муфельной печи.
Выпаривать следует осторожно, не допуская кипения, чтобы предотвратить разбрызгивание
кислоты и потери озоляемого продукта.
Как только закопчится испарение кислоты, тигли помещают на 20 мин внутрь муфельной
печи, нагретой до ярко-красного каления, и продолжают озоление до полного сгорания продукта.
Потом тигли охлаждают в эксикаторе, взвешивают и вычисляют процент зольности в порядке,
указанном выше. Полученные данные записывают в журнал.
Лабораторная работа № 11
Исследование процесса приготовления квасного сусла.
Квасное сусло готовят в основном двумя способами: настойным и сприменением концентрата квасного сусла.
Настойный способ приготовления квасного сусла основан на извлечении экстрактивных
веществ квасных ржаных хлебцев или сухих хлебопродуктов путем настаивания с водой. Чаще
всего применяют трехкратное настаивание.
Процесс настаивания проводят следующим образом. В настойный аппарат набирают горячую воду, засыпают при помешивании сухие хлебопродукты или измельченные квасные хлебцы,
тщательно перемешивают, настаивают определенное время, сливают полученное сусло и вновь
заливают водой. Температура воды для первого настаивания 80-90 0С, для второго и третьего – 6070 0С. Длительность перемешивания при первом заливе 30 мин, при втором и третьем заливах –
20 мин; длительность настаивания для получения первого сусла 1,5-2 ч, второго сусла – 1,5 ч, третьего – 1ч.
Полученные три порции сусла охлаждают до 25-30 0С и смешивают. Общее сусло для
хлебного кваса должно содержать сухих веществ не менее 1,6 г в 100 г сусла.
Способ с применением концентрата квасного сусла. Квасное сусло приготовляют, предварительно разбавив концентрат в 2-2,5 раза водой температурой 30-35 0С. Концентрат квасного
сусла вносят при постоянном перемешивании в количестве 70 % от нормы, предусмотренной рецептурой.
Оставшееся количество (30 %) концентрата добавляют при купажировании кваса. Разрешено приготовлять квасное сусло из всего количества концентрата, предусмотренного рецептурой.
Основным показателем, отражающим эффективность прохождения процесса настаивания,
является количество сухих веществ, перешедших в раствор. Содержание сухих веществ в квасном
сусле определяют с помощью сахаромера или пикнометра.
Задание: Приготовить квасное сусло из сухого хлебного кваса и ржаных хлебцев следующими способами:
1) однократным настаиванием при температуре 50 0С;
2) однократным настаиванием при температуре 70 0С;
3) однократным настаиванием при температуре 90 0С;
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 157 из 204
4) трехкратным настаиванием при температуре 70 0С;
5) трехкратным настаиванием по стандартной технологии.
Объем воды для однократного настаивания 10 г сырья принять 180 мл, при трехкратном
настаивании – 60 мл при каждом заливе. Ржаные хлебцы предварительно измельчить до размера
частиц не более 1,5 мм.
Продолжительность однократного настаивания принимают равной общей продолжительности трехкратного настаивания. В процессе настаивания каждые 15 мин определять содержание сухих веществ в жидкой фазе. Построить кривые экстракции сухих веществ для всех образцов. По
окончании процесса экстракции довести концентрацию сухих веществ в каждом сусле водой до
требуемой кондиции. Определить объемы полученного квасного сусла. Сделать выводы.
Список использованных источников
1. Лабораторный практикум по общей технологии пищевых производств / Виноградова
А.А., Мелькина Г.М., Фомичева Л.А. и др., под ред. Л.П. Ковальской. – М.: Агропромиздат, 1991.
– 335 с.
2. Дегтяренко Г.Н., Лебедева Н.Н., Технология кондитерского производства: Методические
указания к лабораторным работам в 2 частях. Часть 1. – Оренбург: ОГУ, 1996. – 53 с.
3. Дегтяренко Г.Н., Лебедева Н.Н., Технология кондитерского производства: Методические
указания к лабораторным работам в 2 частях. Часть 2. – Оренбург: ОГУ, 1996. – 40 с.
4. Попов В.П., Зинюхин Г.Б., Антимонов С.В., Ханин В.П. Технология макаронного производства: Методические указания к лабораторным работам – Оренбург: ОГУ, 1999. – 18 с.
Приложение А (обязательное)
Поправки к рефрактометрическому определению содержания сухих веществ на температуру исследуемого раствора и содержащиеся в нем углеводы патоки и инвертного сиропа.
Таблица А.1 - Температурные поправки к показаниям рефрактометра
Темпера
тура, 0С
Количество сухих веществ, %
30
40
15
16
17
18
19
-0,35
-0,28
-0,21
-0,14
-0,07
-0,37
-0,30
-0,22
-0,15
-0,08
21
22
23
24
25
26
27
28
+0,08
+0,15
+0,23
+0,31
+0,39
+0,47
+0,55
+0,63
+0,08
+0,15
+0,23
+0,31
+0,40
+0,48
+0,56
+0,64
50
-0,38
-0,30
-0,23
-0,15
-0,08
+0,08
+0,16
+0,24
+0,31
+0,40
+0,48
+0,56
+0,64
60
-0,39
-0,31
-0,23
-0,16
-0,08
+0,08
+0,16
+0,24
+0,32
+0,40
+0,48
+0,56
+0,64
-0,40
-0,31
-0,24
-0,16
-0,08
+0,08
+0,16
+0,24
+0,32
+0,40
+0,48
+0,56
+0,64
70
-0,41
-0,32
-0,24
-0,16
-0,08
+0,08
+0,16
+0,24
+0,32
+0,40
+0,48
+0,56
+0,64
75
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
29
30
+0,72
+0,80
+0,73
+0,81
+0,73
+0,81
Ред. № 1 от
_________2014 г.
+0,73
+0,81
+0,73
+0,81
Страница 158 из 204
+0,73
+0,81
Таблица А.2 – Поправка к рефрактометрическому показателю сухих веществ
карамельной массы на инвертном сиропе, содержащей в среднем 20-22 %
редуцирующих веществ
На 100 кг сахара взят, кг
Поправка, %
патоки
инвертного сиропа
45
10,2
-0,54
40
11,7
-0,44
35
13,3
-0,33
Лабораторная работа 12
Влажность и кислотность муки
Цель работы: Определить качество пшеничной муки по основным показателям и сравнить
их с ГОСТом, составить технологическую схему производства хлеба из пшеничной муки.
Задание
1. Определить органолептические показатели.
2. Определить физико-химические показатели:
2.1. Влажность муки;
2.2. Крупность помола;
2.3. Металломагнитные примеси;
2.4. Зараженность вредителями.
3. Определить количество и качество клейковины:
3.1. Определить количество клейковины;
3.2. Определить качество сырой клейковины;
3.3. Определить кислотность.
4. Сделать выводы о соответствии исследуемого образца муки требованиям стандарта, о свежести муки и ее хлебопекарных свойствах.
5. Построить технологическую схему производства пшеничного хлеба.
Теоретическая часть
Мука является основным видом сырья в производстве хлебобулочных, макаронных и мучных кондитерских изделий. Мукой называют продукт, получаемый путем размола зерна злаков.
Мукомольная промышленность выпускает муку различных видов, типов и сортов. Вид муки определяется родом зерна: пшеница, рожь, ячмень и др. тип муки зависит от ее назначения: хлебопекарная, макаронная, кондитерская и т.д. Сорт муки зависит от ее химического состава, соотношения в ней составных частей зерна (оболочки, эндосперма, зародыш и др.), цвета и пр.
Простой пшеничный хлеб - выпекают из всех сортов пшеничной муки формовым и подовым. Название его определяется сортом муки: например - хлеб пшеничный из муки первого сорта,
второго сорта и т.д.
Все эти изделия имеют рыхлую неоднородную пористость. Особенность приготовления теста: брожение идет при пониженных температурах, поэтому активность ферментов низкая - хлеб
получается бледный и пресноватый.
Улучшенные сорта хлеба - из муки первого, второго и высшего сортов. Готовят с добавлением жира (маргарин, масло коровье и растительное), сахара по 2-7 %, также добавляют белковые
улучшители: молочную сыворотку, соевый белок, сухой изолят рыбного белка, сухую белковую
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 159 из 204
смесь и другие обогатители. Ароматические добавки не используют.
Показатели качества в
улучшенных сортах хлеба: влажность 42-45%, кислотность - 2,5-5 градусов, пористость - 65-75%.
Производство хлеба. Дозировку сырья осуществляют путем отвешивания муки и другого
дополнительного сырья, отмеривания по объему воды, растворов сахара, соли и дрожжей.
При замесе теста предусмотренное рецептурой основное и дополнительное сырье смешивают до получения массы однородной консистенции с определенными физическими свойствами.
Замес теста бывает периодическим и непрерывным. При периодическом замесе отдельные порции
теста замешивают через определенные промежутки времени. В настоящее время преобладает непрерывный замес, который имеет большие преимущества, так как сокращает производственный
цикл и повышает производительность труда. Сущность его заключается в том, что процесс замеса
идет непрерывно, тесто поступает на брожение в специальные емкости, а затем направляется на
разделку.
Существуют два традиционных способа приготовления пшеничного теста - опарный (двухфазный) и безопарный (однофазный).
При опарном способе вначале готовят опару, для чего берут половину количества муки, 2/3
воды, все дрожжи. Опара бродит 3-4,5 ч. К готовой опаре добавляют оставшееся количество муки
и воды, соль и другие компоненты, предусмотренные рецептурой, и замешивают тесто, которое
бродит 1-1,5 ч.
При безопасном способе все предусмотренное рецептурой сырье замешивают сразу. Продолжительность брожения теста – 3-4 ч. Безопасный способ простой, требует меньше времени для
приготовления хлеба, но при этом изделия получаются худшего качества, и расходуется больше
дрожжей, чем при опарном способе.
При непрерывном способе приготовления теста используют жидкие и густые опары. Жидкие опары имеют влажность 68-75%, содержание муки – 25-30 %. Процесс брожения жидких опар
протекает за 3,5-4,5 ч и проходит более равномерно и интенсивно, так как дрожжи в жидкой среде
более активны. При замесе теста на жидких опарах применяют интенсивный механический замес.
Полученное тесто поступает на разделку сразу без брожения или процесс брожения резко сокращен во времени (до 30 мин). Этот способ является наиболее экономически выгодным.
При приготовлении теста на густой опаре, влажность которой 41-45 %, сбраживается большая часть муки, создаются лучшие условия для ферментативных и коллоидных изменений веществ, что способствует более быстрому созреванию теста.
Основными видами брожения в тесте являются спиртовое и молочнокислое. Спиртовое
брожение преобладает в пшеничном тесте; образующиеся при этом пузырьки углекислого газа
удерживаются клейковиной, разрыхляют тесто, увеличивают его объем. В ржаном тесте преобладает молочнокислое брожение, в результате чего накапливается молочная кислота, которая разрыхляет тесто. При брожении происходит частичное образование вкусовых и ароматических веществ.
В процессе брожения тесто один или два раза обминают (перебивают). При этом удаляется
углекислый газ, тесто обогащается кислородом воздуха, необходимым для жизнедеятельности
микроорганизмов. Разделка теста включает его деление на тестоделительных машинах на куски
определенной массы, формовку изделий.
Расслойка сформованного теста проводится перед посадкой его в печь. При расслойке продолжается брожение теста, разрыхление его углекислым газом, в результате чего улучшаются физические свойства тестовой заготовки.
Перед посадкой в печь на батонах делают надрезы, на ржаном хлебе и отдельных мелкоштучных изделиях проколы. Поверхность некоторых видов изделий смачивают водой или яичной болтушкой.
Выпекают хлеб в хлебопекарных печах при температуре 210-280 оС в течение 10-80 мин в
зависимости от размера изделий. При выпечке хлеба протекают физические, биохимические и
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 160 из 204
микробиологические процессы. В первый период выпечки увеличивается объем тестовой заготовки, что связано с интенсивной деятельностью дрожжевых клеток и усиленным образованием углекислого газа. Когда тестовая заготовка прогреется до температуры 55-60 оС, развитие дрожжевых
клеток и молочнокислых бактерий прекращается, объем тестовой заготовки не увеличивается.
Происходит свертывание белковых веществ, при этом выделяется вода, которую связывают крахмальные зерна, и закрепляется пористая структура мякиша хлеба.
Хлеб считается готовым, когда температура внутри его достигнет 95-97 оС. На поверхности
тестовой заготовки образуется корка, которая затвердевает вследствие интенсивного удаления
влаги с ее поверхности. Цвет корки обусловливают темноокрашенные продукты меланоидинообразования и карамелизации сахаров. При выпечке образуются обусловливающие вкус и аромат
хлеба вещества, которых в корке больше, чем в мякише.
Оборудование и реактивы
Весы технохимические, прибор ВНИИХП-ВЧ, набор сит, фарфоровые чашки, НД, мерные
колбы на 200 250 см3, колбы конические на 100 см3, химические стаканы 100 и 500 см3, гидроксида натрия (NaOH), дистиллированная вода.
Порядок выполнения работы
При оценке качества муки оцениваются: ее цвет, запах, вкус, влажность, содержание металломагнитной примеси, крупность помола, зараженность вредителями хлебных запасов, количество и качество клейковины.
1. ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
Для производства хлебобулочных изделий используется пшеничная мука различных сортов. По показателям качества мука должна соответствовать требованиям стандарта на данный вид
муки. В приложении 3 представлены требования к качеству пшеничной хлебопекарной муки.
Цвет муки определяют органолептический, сопоставляя с эталоном цвета муки или с помощью приборов «Амилотест». Запах, вкус и хруст определяют следующим образом: отбирают
навеску муки около 20 г, высыпают на чистую бумагу, согревают дыханием и устанавливают запах; для усиления запаха муку обливают в стакане горячей водой (температурой 60 ˚С), воду сливают и определяют запах испытуемой муки.
Вкус и наличие хруста устанавливают разжевыванием небольшого количества муки.
2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
2.1. Определение влажности муки
На большинстве хлебопекарных предприятий принят ускоренный метод высушивания полуфабрикатов на приборе ВНИИХП-ВЧ. При закладке пакетиков с анализируемым материалом
верхний блок прибора следует поднимать не выше чем под углом 45°.
При работе на приборе берут квадратные листы со стороной длиной 16 см и сгибают их пополам в виде треугольника, загибая края также примерно на 1,5 см. Два таких пакетика легко
умещаются в приборе. Параллельно проводят два определения. Для изготовления пакетов используют бумагу типа ротаторной или газетной.
Приготовленные пакетики предварительно сушат в приборе при температуре, установленной для высушивания муки, в течение 3 мин и затем помещают в эксикатор.
После высушивания и охлаждения пакетики взвешивают и хранят в эксикаторе. Все взвешивания производят на технических весах с точностью до 0,01 г.
Хранить бумажные пакеты рекомендуется не более 2 ч. При этом необходимо следить за
тем, чтобы эксикатор был заряжен сухим хлористым кальцием.
В предварительно просушенный и взвешенный пакетик берут навеску - около 5 г, распределяя ее по возможности равномерно по всей площади пакетика. В прибор, доведенный до температуры 160 оС, помещают пакетики
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
с навеской и производят обезвоживание в течение в течение 5 мин.
процентах рассчитывают по формуле
Страница 161 из 204
Массовую долю влаги W в
W = (m − m1 ) ⋅ 100 /(m − m2 )
где: m - масса пакета с навеской до высушивания, г; m1 - масса пакета с навеской после высушивания, г; m2 - масса пустого высушенного пакета, г.
2.2. Определение крупности помола
Крупность помола муки определяется путем просеивания навески испытуемой муки (50 г - для
сортовой муки и 100 г - для обойной муки) с помощью набора сит, установленных в соответствии
со стандартом на конкретный вид муки (см. Приложение 3).
2.3. Определение металломагнитной примеси
Наличие металломагнитной примеси определяют путем выделения ее магнитом механизированным способом (с помощью прибора ПВФ) или вручную с последующим взвешиванием и измерением ее частиц (см. Приложение 3).
2.4. Определение зараженность вредителями
Зараженность вредителями хлебных запасов. При этом образец муки массой 1 кг просеивают
через сито № 056. Сход и проход сита разравнивают тонким слоем и рассматривают с помощью
лупы для определения мертвых или живых вредителей хлебных запасов.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА КЛЕЙКОВИНЫ
В оценке качества муки большое значение имеет ряд показателей, характеризующих ее
хлебопекарные достоинства.
Для пшеничной муки одним из важнейших свойств, определяющих качество вырабатываемого из нее хлеба, является количество и качество клейковины.
3.1. Определение количества клейковины
Количество клейковины устанавливают путем отмывания ее из теста, замешанного из 13 мл
воды и 25 г муки. Замешанное тесто хорошо проминают и скатываю в шарик. Шарик теста помещают в чашку, закрывают крышкой или часовым стеклом и оставляют на 20 мин для отлежки.
По истечении 20 мин начинают отмывание клейковины под слабой струей воды над ситом из
шелковой или полиамидной ткани. Вначале отмывание ведут осторожно, разминая тесто пальцами, чтобы вместе с крахмалом не оторвались кусочки теста или клейковины. Когда большая часть
крахмала и оболочек удалена, отмывание ведут энергичнее.
Оторвавшиеся кусочки клейковины тщательно собирают с сита и присоединяют к общей массе
клейковины.
Отмывание ведут до тех пор, пока вода, стекающая при отжимании клейковины, не будет прозрачной (без мути).
Отмытую клейковину отжимают прессованием между ладонями, вытирая их сухим полотенцем, пока клейковина не начнет слегка прилипать к рукам.
Отжатую клейковину взвешивают, затем еще раз промывают в течение 5 мин, вновь отжимают
и взвешивают. Если разница между двумя взвешиваниями не превышает 0,1 г отмывание считают
законченным.
Количество сырой клейковины k в процентах вычисляют с точностью до десятичного знака по
формуле:
k = (mk ⋅ 100) / mM
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 162 из 204
где: mк – масса сырой клейковины, г; mм – масса навески муки, г.
3.2. Определение качества сырой клейковины
Качество сырой клейковины определяют на приборе ИДК-1. Для этого из окончательно отмытой и взвешенной клейковины выделяют навеску массой 4 г. Навеску клейковины обминают
пальцами и придают ей шарообразную форму. Шарик клейковины помещают в чашку с водой
температурой 18-20 оС и оставляют для отлежки на 15 мин.
После отлежки шарик клейковины вынимают из чашки и помещают в центр столика прибора ИДК. Затем нажимают кнопку «Пуск» и, удерживая в нажатом состоянии 2-3 с, отпускают ее.
По истечении 30 с перемещение пуансона автоматически прекращается, загорается лампочка «Отсчет». Записав показания прибора, нажимают кнопку «Тормоз» и поднимают пуансон в верхнее
положение. Клейковину снимают со столика прибора.
Результаты измерений упругих свойств клейковины выражают в условных единицах прибора и, в зависимости от их значения, клейковину относят к соответствующей группе качества согласно требованиям
табл. 2.1.
Таблица 2.1
Качество сырой клейковины
Группа
Характеристика качества клейковины
III
II
I
II
III
Неудовлетворительная крепкая
Удовлетворительная крепкая
Хорошая
Удовлетворительная слабая
Неудовлетворительная слабая
Хлебопекарная мука сортов
Показания прибора в условных
единицах
высшего, первого,
второго,
обойной
0 до 30
0 до 35
От 35 до 50
От 40 до 50
От 55 до 75
От 55 до 75
От 80 до 100
105 и более
105 и более
Качество клейковины можно определить путем растяжения ее образца вручную над линейкой с выражением результатов в сантиметрах.
При этом образец клейковины массой 4 г после 15-минутной отлежки осторожно растягивают
над линейкой и фиксируют величину растяжения в момент разрыва жгутика клейковины.
По значению растяжимости клейковины определяется ее качество: при растяжении до 10 см клейковина неудовлетворительно крепкая; от 10 до 15 см – удовлетворительно крепкая; от 15 до
25 см – хорошая; от 25 до 45 см – удовлетворительно слабая; свыше 45 см – неудовлетворительно
слабая.
Хлебопекарные свойства пшеничной муки можно оценить также по реологическим свойствам
теста, методом пробной лабораторной выпечки хлеба и другими методами.
3.3. Определение кислотности
Показателем качества муки, характеризующим ее свежесть, является кислотность. При хранении муки кислотность ее повышается, что связано в первую очередь с гидролитическими процессами, происходящими с высокомолекулярными соединениями муки. Высокое значение кислотности муки свидетельствует о ее длительном хранении, либо о производстве ее из зерна с пониженными хлебопекарными свойствами (проросшего, морозобойного, самосогревшегося).
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 163 из 204
Кислотность выражают в градусах кислотности, под которыми понимают количество 1 н раствора гидроксида натрия, требующееся для нейтрализации кислот и кислых солей, содержащихся
в 100 г муки.
Чаще всего кислотность муки определяют титрованием водномучной суспензии (болтушки).
Для этого навеску муки массой 5 г переносят в коническую колбу вместимостью 100-150 мл и
приливают цилиндром 50 мл дистиллированной воды. Содержимое колбы перемешивают до исчезновения комков муки и добавляют 3-5 капель трехпроцентного раствора фенолфталеина. Затем
болтушку титруют 0,1 н раствором гидроксида натрия до появления ясного розового окрашивания, не исчезающего в течение 20-30 с.
Кислотность муки х в градусах кислотности вычисляют по формуле
x = V ⋅ 100 ⋅ 100 / m ⋅ (100 − W)
где: V - объем 0,1 моль/дм3 раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование,
см3; m - масса навески крахмала, г; W - влажность крахмала, %.
Вычисления проводят с точностью до второго десятичного знака с последующим округлением до первого десятичного знака. За окончательный результат принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, допускаемое расхождение между которыми, не должно превышать 0,2 градуса кислотности.
Показатель титруемой кислотности по болтушке не должен превышать для пшеничной муки
высшего сорта 3о, для муки 1 и 2 сорта соответственно 3,5 о; 4,5 о.
После завершения эксперимента необходимо составить технологическую схему производства пшеничного хлеба (см. Приложение 6) и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. В чем особенности приготовления теста из пшеничной муки?
2. Как получить улучшенный сорт хлеба?
3. Технология пшеничного хлеба.
4. От чего зависит сор и вид муки?
5. Чем отличается опарный от безопасного способа замеса.
6. Что такое спиртовое и молочное брожение, для чего его применяют?
7. Какие изменения происходят при выпечки хлеба.
8. Какая допускается зараженность пшеничной муки второго сорта?
9. Вид замеса и их отличия.
10. Какое количество ароматических добавок добавляют для повыше
ния органолептических показателей?
Список использованной литературы и интернет ресурсов
1.
Перебейнос А.В. Технология хлебопекарного производства. – Вла
дивосток: изд-во
Дальрыбвтуз, 2001 – 46 с.
2. Цыганова Т.Б. Технология хлебопекарного производства. – М.:
ПрофОбрИздат, 2001. – 432 с.
3. Чижикова О.Г. Товароведение продуктов растительного происхож
дения. - Владивосток:
изд-во ДВГАЭУ, 1999. – 175 с.
4. ГОСТ 26574-85 - Пшеничная хлебопекарная мука – 7 с.
5. Охинова А.М. Общая технология отрасли. – Улан-Удэ: изд-во
ВСГТУ, 2002. – 27 с.
6. Гусева Л.Б., Кращенко В.В. Курсовое проектирование: Уч. Пос.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 164 из 204
Владивосток: изд-во Дальрыбвтуз, 2005 – 92 с.
Лабораторная работа 13
АВТОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МУКИ
Цель работы: Определить качество ржаной муки по основным показателям, составить технологическую схему производства хлеба из
ржаной муки.
Задание
1. Определить органолептические показатели.
2. Определить физико-химические показатели:
2.1. Влажность муки;
2.2. Крупность помола;
2.3. Металломагнитные примеси;
2.4. Зараженность вредителями;
2.5. Определить кислотность;
2.6. Определить автолитическую активность.
4. Сделать выводы о соответствии исследуемого образца муки требованиям стандарта, о свежести муки и ее хлебопекарных свойствах.
5. Построить технологическую схему производства ржаного хлеба.
Теоретическая часть
Ржаная мука, в отличие от пшеничной, не образует связной клейковины, поэтому для определения хлебопекарных свойств ржаной муки используют показатель автолитической активности.
Переход сухих веществ в водорастворимое состояние связан с действием ферментов муки на
высокомолекулярные соединения, в результате чего образуются легкорастворимые в воде вещества. Скорость этих процессов зависит от активности ферментов и податливости (атакуемости)
высокомолекулярных соединений (в первую очередь, крахмала и белков).
Высокое значение автолитической активности свидетельствует о повышенной активности
ферментов, особенно α-амилазы, что может быть следствием производства муки из проросшего
или морозобойного зерна. Поэтому показатель автолитической активности используется также для
распознавания как ржаной, так и пшеничной муки, полученной из зерна с пониженными хлебопекарными свойствами.
Ржаная мука имеет существенные отличия от пшеничной по химическому и биохимическому
составу: даже в муке из нормального зерна ржи присутствует не только β-амилаза, но и α-амилаза;
крахмал ржи легче расщепляется амилазами и имеет более низкую температуру клейстеризации, в
ржаной муке содержится значительно больше собственных водорастворимых веществ. Все это
обуславливает более высокую автолитическую активность ржаной муки.
В зависимости от автолитической активности муки приняты, следующие ориентировочные
нормы содержания водорастворимых веществ, в процентах на сухие вещества, не более: ржаная
обойная – 55; ржаная обдирная, сеяная – 50%.
Приготовление ржаного теста отличается от приготовления пшеничного. Белки ржаной муки
при замесе не образуют клейковины, ферменты более активны. Ржаное тесто менее эластичное и
менее упругое, чем пшеничное, его готовят на заквасках. Закваска содержит молочнокислые бактерии и дрожжи, имеет высокую кислотность и предназначена для разрыхления теста. На закваске
ставят тесто, готовность которого определяется по кислотности. В последние годы в хлебопекар-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 165 из 204
ной промышленности для приготовления ржаного теста широко применяют жидкие закваски с
влажностью 70-75%.
Брожение теста протекает при температуре 28-30 °С. Процесс брожения начинается при замесе опары и закваски и продолжается в тесте и в сформованных изделиях. В процессе брожения
происходят изменения различных веществ теста под действием ферментов муки, дрожжей, молочнокислых бактерий и других микроорганизмов. Сахара муки сбраживаются дрожжами и микроорганизмами. Крахмал подвергается гидролитическому расщеплению с образованием сахаров. Этот
процесс очень важен при брожении пшеничного теста, так как в пшеничной муке содержится 2-3
% сахаров, что явно недостаточно для обеспечения процесса брожения и получения хлеба нормального качества. Ржаная мука содержит до 6 % сахаров, которых вполне достаточно для процесса брожения. Белки при брожении теста набухают, меняются их физические свойства.
Для производства ржаных и ржано-пшеничных сортов хлеба используется ржаная хлебопекарная мука различных сортов.
В Приложении 4 представлены требования ГОСТ 7045-90 к качеству ржаной хлебопекарной
муки.
Оборудование и реактивы
Весы технохимические, прибор ВНИИХП-ВЧ, рефрактометр, духовая печь, фарфоровые
чашки, мерные колбы на 250, 500 см3, химические стаканы 100 и 500 см3, гидроксида натрия
(NaOH), дистиллированная вода.
Порядок выполнения работы
Оценка качества ржаной муки по показателям: цвет, запах, вкус, содержание металломагнитной примеси, влажность, крупность помола, зараженность вредителями хлебных запасов, кислотность производится аналогично пшеничной муке
1. АВТОЛИТИЧЕКАЯ АКТИВНОСТЬ РЖАНОЙ МУКИ
1.1. Определение автолитической активности
Автолитическая активность – это способность муки образовывать при прогреве водномучной суспензии определенное количество водорастворимых веществ
не должен превышать
для ржаной сеяной муки – 4, для обдирной – 5, обойной – 5,5.
Определение автолитической активности проводится путем постепенного нагрева водномучной суспензии с последующим измерением количества образовавшихся водорастворимых веществ на рефрактометре.
Техника определения содержания водорастворимых веществ заключается в следующем.
Взвешивают стаканчик вместе со стеклянной палочкой, остающейся в нем в течение всего определения. Приливают пипеткой 10 мл дистиллированной воды и тщательно перемешивают палочкой.
Смесь прогревают 15 мин на водяной бане, помешивая палочкой первые 1-2 мин для равномерной
клейстеризации крахмала, после чего стаканчик накрывают небольшой воронкой для уменьшения
испарения воды. После 15 мин прогрева стаканчик вынимают из бани и к содержимому стаканчика приливают 20 мл дистиллированной воды, затем энергично перемешивают и охлаждают до
комнатной температуры. Затем массу содержимого стаканчика доводят на весах до 30 г, приливая
дистиллированную воду из пипетки, содержимое стаканчика тщательно перемешивают палочкой
и фильтруют через складчатый фильтр. Первые две капли фильтрата отбрасывают, а последующие
2- 3 капли наносят на призму рефрактометра.
Количество водорастворимых веществ в муке х в процентах на сухие вещества вычисляют
по формуле:
x = a ⋅ m1 ⋅ 100 / 100 − W M
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 166 из 204
где: m1 – масса водно-мучной суспензии, г (m1=30 г);
а – количество сухих веществ, определенное на рефрактометре, %;
Wм – влажность муки, %.
Вычисления проводят с точностью до первого десятичного знака. За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, допускаемое
расхождение между которыми не должно превышать 3%.
1.2. Определение автолитической активности экспресс – выпечкой
Этим методом определяют хлебопекарные свойства ржаной муки по органолептической
оценке внешнего вида и состояния мякиша шариков (колобков), выпеченных из ржаного теста.
Дополнительно определяют содержание водорастворимых веществ в мякише шариков. Метод заключается в следующем: 50 г ржаной муки взвешивают и замешивают с 41 мл воды температурой
18-20 оС в тесто однородной консистенции. Сразу после замеса из теста формуют шарик, который
помещают для выпечки в лабораторную хлебопекарную печь при температуре 230 °С на 20 мин.
Выпеченный шарик охлаждают и подвергают органолептической оценке. В мякише шарика определяют содержание водорастворимых веществ и его влажность.
При органолептической оценке выпеченного шарика обращают внимание на его объем,
внешний вид, окраску поверхности, отсутствие или наличие разрывов и выплывов мякиша, цвет и
состояние мякиша.
Из ржаной муки нормального качества получается шарик правильной формы без больших
подрывов с равномерной серой корочкой и достаточно сухим на ощупь мякишем.
Из ржаной муки с повышенной автолитической активностью шарик получается с более
плоской нижней корочкой, несколько зарумяненной верхней корочкой, липким и темным мякишем, по консистенции близким к густой заварке.
Из ржаной муки с пониженной автолитической активностью шарик получается меньшего
объема, «обжимистый», с плотным сухим мякишем.
Техника определение количества водорастворимых веществ в мякише шарика заключается в
следующем: на технохимических весах взвешивают навеску мякиша 25 г и переносят ее в фарфоровую ступку. Мерную колбу вместимостью 250 мл наполняют до метки дистиллированной водой
температурой 18-20 °С. Около одной четверти этого количества воды переливают в фарфоровую
ступку с мякишем, который быстро растирают с помощью пестика до получения однородной массы без заметных комочков.
Полученную смесь количественно, без потерь, переносят в колбу вместимостью 500 мл с хорошо пригнанной пробкой. Смесь хорошо встряхивают в течение 1 мин, затем приливают оставшуюся воду, смывая части мякиша, осевшие на пробке, стенках колбы и фарфоровой ступке.
Смесь оставляют стоять при температуре 18-20 °С на 1 ч в колбе с закрытой пробкой. Первые 30
мин смесь взбалтывают каждые 10 мин в течение 1 мин. Через 1 ч после окончания первоначального растирания отстоявшуюся жидкость сливают и фильтруют через складчатый фильтр. В фильтрате определяют количество сухих веществ на рефрактометре.
После завершения эксперимента необходимо составить технологическую схему производства ржаного хлеба (см. Приложение 6) и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Десять отличий пшеничной муки от ржаной.
2. Почему в ржаной муке автолитическая активность выше:
3. Какие ферменты присутствую в ржаной муке?
4. Чем отличается приготовление ржаного теста?
5. Что образуется при расщепление крахмал и какое количество содержится его в ржаной муке.
6. Какое количество допускается металломагнитной примеси в ржаной
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 167 из 204
муке?
7. Чем обусловлено изменения веществ теста в процессе брожения?
8. Почему белки ржаной муки не образуют клейковины?
9. В чем заключается метод экспресс – выпечки?
10. Влажность ржаной муки.
Список использованной литературы и интернет ресурсов
1. Перебейнос А.В. Технология хлебопекарного производства. – Владивосток: изд-во Дальрыбвтуз, 2001 – 46 с.
2. Цыганова Т.Б. Технология хлебопекарного производства. – М.: ПрофОбрИздат, 2001. – 432 с.
3. Чижикова О.Г. Товароведение продуктов растительного происхождения. - Владивосток: изд-во
ДВГАЭУ, 1999. – 175 с.
4. ГОСТ 7045-90 – Ржаная хлебопекарная мука – 7 с.
5. Охинова А.М. Общая технология отрасли. – Улан-Удэ: изд-во ВСГТУ, 2002. – 27 с.
6. Гусева Л.Б., Кращенко В.В. Курсовое проектирование: Уч. Пос.
Владивосток: изд-во Дальрыбвтуз, 2005 – 92 с.
Лабораторная работа 14
АНАЛИЗ КРАХМАЛА
Цель работы: Определить качество крахмала по основным показателям и составить технологическую схему его производства.
Задание
1. Определить качество поступившего крахмала.
1.1. Внешний вид, цвет и запах;
1.2. Наличие хруста;
1.3. Влажность крахмала;
1.4. Количество крапин;
1.5. Кислотность.
2. Составить технологическую схему получения сырого картофельного и кукурузного
крахмала.
Теоретическая часть
Крахмал – сложный углевод, образующийся в растениях и откладываемый ими в качестве запасного питательного вещества. Химическая формула (C6H10O5)n рис. 4.1. Он хорошо переваривается и усваивается организмом человека. Благодаря разнообразию своих свойств, способности к их изменениям крахмал применяют в разных пищевых производствах (кондитерском, хлебопекарном, колбасном и др.), в кулинарии, для выработки крахмалопродуктов, в непищевых отраслях (парфюмерной, текстильной и др.).
К крахмалопродуктам относятся саго, модифицированные крахмалы, патока, глюкоза. Саго
это крупа в виде высушенных округлых комочков оклейстеризованного крахмала. Его применяют
для приготовления супов, запеканок, начинок, каш. Модифицированные крахмалы предназначены
для определенных производств. Модификация позволяет получать крахмалы жидкокипящие,
набухающие, экструзионные и др.
Например набухающие крахмалы при контакте с водой поглощают ее значительно больше
чем обычный. Применяют их в производстве пудингов, сухих смесей кексов, производстве сбивных кондитерских изделий, мясных полуфабрикатов (как связующие вещества и стабилизаторы
влажности). Патока продукт неполного кислотного или ферментативного гидролиза крахмала. Это
густая, вязкая, бесцветная или с желтоватым оттенком жидкость сладковатого вкуса. Используется
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 168 из 204
только для промышленной переработки как антикристаллизатор сахарозы, повышает вязкость сиропов, задерживает черствение и высыхание хлеба и пряников, уменьшает сладость. Патоку также
используют при приготовлении карамели, халвы, варенья, ликеров.
Крахмал можно изготовить, используя различное растительное сырье. При этом технология
производства немного различна. Ниже рассмотрена технология производства картофельного
крахмала.
От грязи и посторонних включений картофель отмывают, потом подают на измельчение.
Чем сильнее он будет измельчен, тем полнее будет выход крахмала из клеток, но при этом важно
не повредить сами зерна крахмала. Сначала картофель двукратно измельчают. Качество измельчения также зависит от состояния картофеля (свежий картофель измельчается лучше, чем мороженый или вялый).
После измельчения клубней, обеспечивающего раскрытия большей части клеток, получают
смесь, состоящую из крахмала, почти полностью разрушенных клеточных оболочек, некоторого
количества не разрушенных клеток и картофельного сока. Эту смесь называют картофельной кашкой. Крахмал, оставшийся в неразорванных клетках, теряется с побочным продуктом производства – картофельной мезгой. Этот крахмал принято называть связанным, а выделенный из клубней
картофеля – свободным. Степень измельчения картофеля оценивают коэффициентом измельчения, который характеризует полноту разрушения клеток и количество извлечения крахмала. Его
определяют отношением свободного крахмала в кашке к общему содержанию крахмала в картофеле. При нормальной работе он не должен быть меньше 90 %.
Для повышения качества крахмала, его белизны и предупреждения развития микроорганизмов в картофельную кашку добавляют диоксид серы или сернистую кислоту.
Для выделения песка из крахмальной суспензии и отделения мезги с картофельным соком
используют гидроциклоны. Принцип их действия основан на возникающей при вращении центробежной силе. В результате обработки получают суспензию крахмала концентрацией 37…40 %. Ее
называют сырым картофельным крахмалом.
Для высушивания крахмала наиболее часто используют непрерывно действующие пневматические сушилки разной конструкции. В основу их работы положен принцип сушки разрыхленного крахмала в движущемся потоке горячего воздуха. Выход готового крахмала зависит от содержания его в перерабатываемом картофеле и от потерь крахмала с побочными продуктами и
сточными водами.
При производстве крахмала предусмотрен его выпуск в двух формах: сухой и сырой картофельный крахмал. В зависимости от качества (цвета, наличия вкраплении, постороннего запаха)
сырой крахмал подразделяют на три сорта – первый второй и третий. Сырой крахмал – скоропортящийся продукт и длительному хранению не подлежит, для консервации можно использовать
диоксид серы 0,05 %-ной концентрации.
Сухой крахмал фасуют в мешки и мелкую упаковку. Картофельный крахмал упаковывают в
двойные тканевые или бумажные мешки, а также мешки с полиэтиленовыми вкладышами массой
не более 50 кг. По качеству крахмал, в соответствии с требованиями ГОСТ 7699-78 “Крахмал картофельный” подразделяют на следующие сорта: “Экстра”, высший, первый и второй. Влажность
крахмала должна быть 17…20 %, содержание золы 0,3…1,0 %, кислотность 6…20° в зависимости
от сорта. Содержание сернистого ангидрида не более 0,005 %. Важный показатель, характеризующий чистоту и белизну крахмала, - количество крапин на 1 квадратный дм при рассмотрении невооруженным глазом.
Для “Экстра” – 80, для высшего – 280, для первого – 700, для второго не нормируется.
Крахмал второго сорта предназначен только для технических целей и промышленной переработки. Гарантийный срок хранения крахмала 2 года со дня выработки при относительной влажности
воздуха не более 75 %.
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 169 из 204
На производство крахмал поступает партиями. Партией считается такое количество крахмала, которое изготовлено предприятием в одну смену, имеет один сорт, одно наименование; фасуется в одинаковую упаковку, составляет не более одного железнодорожного вагона.
Каждая партия должна сопровождаться документом, удостоверяющим ее качество. Проверке состояния упаковки и правильности маркировки подвергают каждую десятую единицу
транспортной тары.
Одним из показателей качества крахмала является цвет, запах и хруст при кулинарной обработке. Цвет крахмала зависит главным образом от степени его очистки при производстве и загрязненности при транспортировании и хранении. Картофельный крахмал высших сортов должен
иметь кристаллический блеск (люстр), степень выраженности которого зависит от размера крахмальных зерен и их целостности. Зерна лопнувшие, мелкие, плохо промытые и влажные имеют
матовую поверхность. Чем крупнее зерна картофельного крахмала, тем более выражен блеск.
Сушка при высокой температуре может вызвать растрескивание крахмальных зерен и, как следствие, - уменьшение блеска.
Плохая очистка крахмала, длительное соприкосновение с клеточным соком при производстве, загрязнение при транспортировании и хранении вызывают потемнение крахмала.
Крахмальные зерна разного биологического происхождения характеризуются различной
формой, строением, размерами. Эти различия отражаются на некоторых свойствах крахмала и
обусловливают пригодность крахмала для тех или иных целей.
Рассмотреть крахмальные зерна можно с помощью микроскопа (при увеличении в 140-160
раз). Знакомство с особенностями строения основных видов крахмала путем рассмотрения их препаратов под микроскопом позволит на практике определить, не содержится ли в исследуемом образце крахмала примесь других видов.
В крахмале с повышенной влажностью в результате жизнедеятельности микроорганизмов
резко возрастает кислотность, появляется затхлый запах, и продукт становится непригодным для
использования в пищу. Влажность определяют высушиванием и выражают в процентах.
Крапины - это темные включения, видимые невооруженным глазом на выровненной поверхности крахмала. Наличие их свидетельствует о за1рязненности крахмала или в процессе производства (очень мелкие частицы картофельной мезги, кожицы картофеля, минеральных веществ), или
при перевозках и хранении. Чем ниже сорт крахмала, тем больше в нем крапин. По количеству
крапин на 1 дм2 площади судят о сорте крахмала.
Даже самый чистый крахмал имеет кислую
реакцию, так как содержит в своем составе фосфорную кислоту. Низкие сорта крахмала имеют
более высокую кислотность за счет адсорбированных аминокислот и других кислых соединений.
При хранении кислотность может повышаться в результате жизнедеятельности микроорганизмов.
Поэтому кислотность крахмала с понижением сорта и с увеличением сроков хранения, как правило, увеличивается.
Под кислотностью крахмала подразумевается количество см3 0,1 моль/дм3 раствора едкого калия, необходимого для нейтрализации 100 г абсолютно сухого вещества крахмала.
Оборудование и реактивы,
Фарфоровые чашки, мерные колбы на 200 250 см3, колбы конические на 100 см3, химические
стаканы 100 и 500 см3, пластинки из бесцветного стекла размером 13х18 и 10х15 см, бюксы, 0,1
моль/дм3 гидроксида натрия (NaOH), 1%-ный раствор фенолфталеина, дистиллированная вода.
1. ОПРЕДЕЛИТЬ КАЧЕСТВО КРАХМАЛА
1.1. Определение внешнего вида, цвета и запаха крахмала Для определения внешнего вида и
цвета часть средней пробы крахмала помещают на пластинку из бесцветного стекла размером
13x18 см. Поверхность крахмала накрывают второй пластинкой из такого же стекла размером
10x15 см. Прижимая пальцем верхнюю пластинку к нижней, добиваются образования гладкой по-
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 170 из 204
верхности пробы крахмала и определяют внешний вид и цвет при рассеянном ярком дневном свете.
Цвет может быть оценен как белый с кристаллическим блеском, белый или белый с серым оттенком. Крахмал всех видов, за исключением картофельного, не имеет запаха. Свежий картофельный крахмал имеет запах, напоминающий запах свежих огурцов (все остальные запахи расцениваются как посторонние).
Посторонние запахи легко воспринимаются крахмалом из окружающей среды вследствие высокой адсорбционной способности крахмальных зерен. Затхлый и плесневелый запахи являются
следствием хранения крахмала в неблагоприятных условиях. Крахмал с посторонним затхлым и
плесневелым запахом в продажу не допускается.
Для определения запаха около 20 г крахмала (приблизительно, без взвешивания) насыпают в
чистый стаканчик или фарфоровую чашечку и заливают теплой водой (около 500 см3). Через 5
мин воду сливают и определяют запах.
1.2. Определение наличия хруста
В стеклянный стакан взвешивают с погрешностью не более ±0,01 г навеску крахмала массой 12
г и приливают 40 см3 холодной питьевой воды. Полученную суспензию тщательно перемешивают. 160 см3 воды нагревают до кипения. В кипящую воду при непрерывном перемешивании вливают крахмальную суспензию. Полученный крахмальный клейстер доводят до кипения в течение
1 мин, охлаждают до комнатной температуры и проводят кулинарную пробу на определение
наличия хруста при разжевывании.
Крахмал, предназначенный для пищевых целей, не должен
давать хруста при кулинарной пробе.
2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
2.1. Определение влажности крахмала
В двух предварительно высушенных и взвешенных бюксах отвесить на аналитических весах по
4 г крахмала; затем бюксы с навесками поместить в сушильный шкаф, нагретый до 135-140°С, так,
чтобы они находились от стенок на расстоянии не менее 65 мм. Высушивание производить при
температуре 130°С в течение 40 мин; после высушивания бюксы с навесками неплотно закрыть
крышками и поставить в эксикатор. Через 30 мин плотно закрыть бюксы крышками и взвесить.
Содержание влаги в процентах вычисляют по формуле:
W = (m − m1 ) ⋅ 100 /(m − m2 )
где: m - масса бюксы с навеской до высушивания, г; m1 - масса
бюксы с навеской после высушивания, г; m2 - масса пустой бюксы, г.
2.2. Определение количества крапин
Около 50 г крахмала (можно не взвешивать) высыпают на лист бумаги или стекло и разравнивают. На поверхность крахмала кладут чистую стеклянную пластинку, на которой имеются контуры прямоугольника размером 5x2 см2 с разбивкой на клетки размером 1x1 см2, и слегка придавливают. На всей очерченной поверхности подсчитывают количество крапин. После этого пластинку снимают и хорошо ее протирают.
Исследуемый образец крахмала перемешивают, разравнивают, снова кладут на него пластинку и
подсчитывают количество крапин, как указано выше. Подсчет повторяют 5 раз. Количество крапин (X) в штуках на 1 дм2 вычисляют по формуле:
x = a ⋅ 100 / 5 ⋅ 10
где: а - общая сумма крапин после 5 подсчетов; 10 -площадь очерченного прямоугольника, см2;
5 - количество подсчетов; на 100 умножают для перевода в дм2.
2.3. Определение кислотности
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 171 из 204
В коническую колбу взвешивают с погрешностью не более ±0,01 г навеску крахмала массой 20
г, приливают 100 см3 дистиллированной воды, прибавляют пять-восемь капель раствора фенолфталеина и титруют 0,1 моль/дм3 раствором гидроокиси натрия до заметной розовой окраски, не
исчезающей в течение 1 мин.
Так как крахмал адсорбирует фенолфталеин, то перед концом титрования добавляют еще пятьшесть капель фенолфталеина.
Кислотность (X) в см3 0,1 моль/дм3 раствора едкого натрия на 100 г абсолютно сухого крахмала
вычисляют по формуле [2]:
x = V ⋅ 100 ⋅ 100 / m ⋅ (100 − W )
где: V - объем 0,1 моль/дм3 раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование, см3;
m - масса навески крахмала, г; W - влажность крахмала, %.
За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 1 см3.
После завершения эксперимента необходимо составить технологическую схему производства
сырого крахмала и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Что такое крахмал?
2. Что такое партия товара?
3. Что является сырьем для производства крахмала?
4. Какую форму имеют зерна крахмала и почему?
5. Технология производства крахмала.
6. Методы оценки качества крахмала.
7. Использования крахмала в пищевой промышленности.
8. Почему даже самый чистый крахмал имеет кислую реакцию?
9. От чего зависит биологическая ценность крахмала?
10. Что такое крапины и как они влияют на качество крахмала?
Список использованной литературы и интернет ресурсов
1. Химический состав крахмала – http://www.crahmal.net/
2. Чижикова О.Г. Товароведение продуктов растительного происхождения. - Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 1999. – 175 с.
3. Гусева Л.Б., Кращенко В.В. Курсовое проектирование: Уч. Пос.
Владивосток: изд-во Дальрыбвтуз, 2005 – 92 с.
Лабораторная работа 15
АНАЛИЗ ПРЕССОВАННЫХ ДРОЖЖЕЙ
Цель работы: освоить методы определения качества прессованных дрожжей и использование их в зависимости от качества в процессе тестоведения.
Задание
1. Определить органолептические показатели
2. Определить физические показатели
2.1. Массовую долю влаги в дрожжах
2.2. Кислотность дрожжей методом титрования
2.3. Подъемную силу дрожжей
2.4. Осмочувствительность прессованных дрожжей
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 172 из 204
3. Дать сравнительную оценку качества различных образцов дрожжей, сходимости результатов различных методов определения подъемной силы дрожжей.
Теоретическая часть
В хлебопекарном производстве используются в основном прессованные и сушенные
дрожжи. В последние годы дрожжевые заводы начали вырабатывать концентрированную суспензию дрожжей, называемую дрожжевым молоком или дрожжевым концентратом, представляющим
собой суспензию дрожжевых клеток, выращенных, как и для приготовления прессованных
дрожжей, промытых и сконцентрированных сепарированием до содержания в 1 л не менее 450 г
дрожжей в расчете на их влажность – 75%.
Прессованные дрожжи представляют собой выращенные в особых условиях дрожжевые клетки, выделенные из среды, в котором они размножались, сепарированием, промытые и
спрессованные.
Дрожжи - ценный диетический продукт в виде хлебопекарных и пивных дрожжей.
Назначение дрожжей в кулинарии в первую очередь связано с хлебопечением, а также с их свойством вызывать брожение при приготовлении большого количества напитков (пиво, квас и т. п.). В
кулинарии большей частью используются дрожжи промышленного производства, так как дома
получить их достаточно сложно, а в продаже они всегда бывают. Продаются дрожжи прессованные, пивные жидкие и сухие.
Пивоваренные или пивные или пекарские дрожжи (лат. Saccharomyces cerevisiae) - вид
одноклеточных микроскопических (5-10 микрон в диаметре) грибков из рода сахаромицетов, широко используемый в производстве алкогольной и хлебопекарной продукции, а так-же в научных
исследованиях. Это питательный продукт, содержащий белки, жиры, углеводы, минеральные соли
(калий, фосфор, магний) и биологически активные
микроэлементы, витамины В1, В2, РР, фолиевую и парааминобензойную кислоты.
Так что, приготавливая продукты на дрожжах, мы одновременно обогащаем их полезными веществами. Дрожжи можно употреблять как общеукрепляющее средство в непосредственном виде с водой, они быстро портятся, поэтому их высушивают и хранят в холщовых мешочках
или в морозильной камере.
Дрожжи не должны иметь запаха плесени и других посторонних запахов. Цвет серый с
желтоватым оттенком, без темных пятен на поверхности. Консистенция плотная. Дрожжи должны
легко ломаться и не мазаться. Влажность не более 75%. Подъем теста до 70 мм должен продолжаться не более 75 мин. Для промышленной переработки допускаются дрожжи с подъемной силой
85 мин.
Для выращивания культур дрожжей оптимальная температура составляет 30 °C. Клетки Saccharomyces cerevisiae размножаются вегетативным образом при помощи почкования.
Пивоваренные дрожжи - один из наиболее изученных организмов, на примере которого
происходит исследование клеток эукариотов, они легко выращиваются и не являются патогенными для человеческого организма. По сравнению с кишечной палочкой (Escherichia coli), клетка
дрожжей содержит в несколько раз больше ДНК и имеет более сложную организацию, чем бактерии. Клетки сохраняют жизнеспособность даже с множественными генетическими маркерами в
своем генотипе, что существенно с точки зрения генной инженерии.
Система подготовки и подачи дрожжей в производство. Для лучшего распределения в
опаре или тесте прессованные дрожжи предварительно разводят в воде.
Система подготовки дрожжей в производство предназначена для приготовления из прессованных дрожжей водного раствора дрожжей, хранение полученного раствора в промежуточных
емкостях и подачи в производство (через дозировочные станции).
Систему подготовки и подачи дрожжей в производство рассмотрим на примере, с производительностью 150 т хлеба в сутки. Прессованные дрожжи кладут в дежу развертывая каждую
килограммовую пачку, заливают водой температура 10-12 оС и через некоторое время эту смесь
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 173 из 204
перемешивают до однородного состояния. Затем мерной емкостью отмеривалось необходимое количество дрожжевого раствора.
Затем с помощью насоса, полученный дрожжевой раствор подается в накопительный бак,
находящийся на складе сырья. В этом баке создается суточный запас дрожжевого раствора. Из
накопительного бака, с помощью перекачивающего насоса, по мере необходимости, дрожжевой
раствор подается, в расходный бак. Из расходного бака дрожжевой раствор самотеком поступает
на дозировочные станции, расположенные в тестомесильном отделении.
Оборудование и реактивы
Весы технохимические, сушильный шкаф, прибор ВНИИХП-ВЧ, термостат, металлическая форма, термометр, стакан, секундомер, дистиллированная вода, 0,1 моль/дм3 гидроксида
натрия (NaOH), 2,5% раствор хлорида натрия (NaCl).
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Качество дрожжей оценивается по органолептическим и физикохимическим показателям. К органолептическим показателям дрожжей относятся цвет, запах, вкус и консистенция. Цвет
прессованных дрожжей должен быть равномерный, без пятен, светлый с желтоватым или сероватым оттенком.
Запах должен быть свойственный дрожжам, без посторонних запахов, не плесневый, не гнилостный.
Вкус должен быть свойственный дрожжам, пресный, без посторонних привкусов.
Консистенция прессованных дрожжей должна быть плотная, дрожжи должны легко ломаться, не
мазаться.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
При оценке качества дрожжей по физическим показателям определяют массовую долю
влаги, кислотность, подъемную силу, стойкость.
2.1. Определение массовой доли влаги в дрожжах Массовая доля влаги в дрожжах
определяет их стойкость при хранении. Массовую долю влаги в дрожжах можно определять высушиванием их до постоянной массы или ускоренным методом с помощью прибора ВЧ.
При определении массовой доли влаги в дрожжах высушиванием
до постоянной массы навеску дрожжей по 1,5 г высушивают в сушильном шкафу при 105
ºС до постоянной массы. Первоначальное взвешивание проводят через 4 ч после начала высушивания, последующие через 1 ч. Постоянной считают массу, если разница между двумя определениями не превышает
0,001 г. После этого проводят вычисление массовой доли влаги.
При определении массовой доли влаги ускоренным методом навеску дрожжей 5 г высушивают в
приборе ВЧ в бумажных пакетах при температуре 160-162 ºС в течение 7 мин.
W = (m − m1 ) ⋅ 100 /(m − m2 )
где: m - масса бюксы с навеской до высушивания, г; m1 - масса
бюксы с навеской после высушивания, г; m2 - масса пустой бюксы, г.
2.2. Определение кислотности дрожжей методом титрования
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 174 из 204
Повышение кислотности дрожжей, прежде всего, свидетельствует о зараженности
дрожжей кислотообразующими бактериями. Техника определения кислотности прессованных
дрожжей заключается в следующем: на технохимических весах взвешивают 10 г дрожжей в фарфоровой чашке, добавляют 50 мл дистиллированной воды, тщательно перемешивают, взбалтывая
до получения однородной массы, и титруют 0,1 H раствором гидроксида натрия в присутствии
индикатора фенолфталеина до появления розового окрашивания.
x = (v ⋅ 6 ⋅ 100 ⋅ k NaOH ) / 10
где: x – кислотность дрожжей, мг уксусной кислоты на 100 г дрожжей; v – количество
0,1 H раствора гидроксида натрия, израсходованное на титрование, мл; 6 – количество уксусной
кислоты, соответствующие 1 мл 0,1 H раствора гидроксида натрия, мг; kNaOH – поправочный коэффициент 0,1 н раствора гидроксида натрия.
2.3. Определение подъемной силы дрожжей
Подъемная сила дрожжей характеризует их способность сбраживать сахара и разрыхлять тесто.
Подъемную силу дрожжей можно определять по скорости подъема теста в термостате или
ускоренным методом по скорости всплывания шарика теста.
Техника определения подъемной силы дрожжей по скорости подъема теста в термостате заключается в следующем: 280 г хлебопекарной пшеничной муки второго сорта, 160 мл 2,5% раствора хлорида натрия и смазанная маслом металлическая форма подогреваются в термостате до 35
ºС в течение 2 ч. На технохимических весах отвешивают 5 г прессованных дрожжей, разводят их в
небольшом количестве (15-20 мл) солевого раствора, затем доливают оставшееся количество солевого раствора, добавляют 280 г пшеничной муки и интенсивно в течение 5 минут замешивают
тесто вручную. Тесту придают форму батона по размеру формы и помещают в металлическую
форму. На борта формы на высоту 70 мм устанавливают перекладину. Форму с тестом помещают
в термостат с температурой 33-37 ºС. Подъемная сила дрожжей характеризуется временем, прошедшим с момента внесения теста в форму до момента прикосновения его к нижнему краю перекладины, т.е. подъемом на высоту 70 мм. Навеску дрожжевого молока соответствующую содержанию сухих веществ в навеске прессованных дрожжей можно рассчитать по формуле.
m = mp ⋅ 100 ⋅ w p /(100 − w )
где: m - масса сушеных дрожжей (или дрожжевого молока), соответствующие содержанию сухих веществ в навеске прессованных дрожжей, г; mp - масса навески прессованных дрожжей, г;
wp - влажность прессованных дрожжей, %; w- влажность сушеных дрожжей (или дрожжевого молока), %.
Техника определения подъемной силы дрожжей ускоренным методом заключается в следующем:
на технохимических весах отвешивают 0,31 г прессованных дрожжей и переносят их в фарфоровую чашку, приливают 4,8 мл 2,5 % раствора хлорида натрия температурой 35 ºС и тщательно перемешивают шпателем или пестиком. К полученной смеси добавляют 7 г муки, замешивают тесто
и придают ему форму шарика. Шарик опускают в стакан с водой, нагретой до температуре 35 ºС и
помещают в термостат с той же температурой. Подъемная сила дрожжей характеризуется временем, прошедшим с момента опускания шарика в воду до момента его всплытия. Для сравнения результаты, полученных по первому и второму методу определения подъемной силы дрожжей, время подъема шарика в минутах умножают на коэффициент 3,5.
2.4. Определение осмочувствительности прессованных дрожжей
УМКД 042-18-7.1.55/03-2014
Ред. № 1 от
_________2014 г.
Страница 175 из 204
Под осмочувствительностью понимают способность дрожжей не снижать ферментативную активность в среде с повышенным осмотическим давлением (в тесте с добавкой соли, жира). Хорошая осмочувствительность дрожжей обеспечивает требуемый подъем сдобного теста.
Метод определения осмочувствительности основан на сравнительный оценке подъемной
силы в тесте без соли и с повышенным содержанием соли.
Для определения осмочувствительности отвешивают две навески дрожжей по 0,31 г. К
первой добавляют 4,8 мл водопроводной воды температурой 35 ºС и 7 г муки, замешивают тесто и
формуют его в виде шарика. Время опускания шарика в воду записывают. Ко второй навеске
дрожжей добавляют 4,8 мл 2,5% раствора хлорида натрия температурой 35 ºС и 7 г муки. Тесто
также формуют в виде шарика и опускают в стакан с водой, имеющей температуру 35 ºС. Отмечают время всплытия шариков, быстроту подъема каждого шарика, выраженную в минутах,
умножают на коэффициент 3,5. Разница между полученными значениями подъемной силы для теста без соли и с повышенным содержанием соли характеризует степень осмочувствительности
дрожжей. Примерные нормы величины осмочувствительности прессованных дрожжей в минутах
приведены ниже: хорошая осмочувствительность 1-10 мин; удовлетворительная 10-20 мин; плохая
свыше 20 мин.
После завершения эксперимента необходимо составить технологическую схему
производства прессованных дрожжей.
Контрольные вопросы
1. Химический состав прессованных дрожжей.
2. Какими показателями характеризуется качество прессованных
дрожжей?
3. Понятие «Подъемной силы» дрожжей. Как она определяется?
4. Можно ли хранить прессованные дрожжи длительное время при 30
О С?
5. Какой размер дрожжей?
6. Какая температура хранения дрожжей считается наилучшей?
7. Сколько должно содержаться влаги в прессованных дрожжах ГОСТ
171-81?
8. Какие витамины содержаться в дрожжах?
9. Назовите латинское название пивных дрожжей.
10. Каким способом размножаются клетки дрожжей?